Grobkörniges Bodendruckmembrangerät

Produkt-Beschreibung

Beschreibung

Diese Instrumentenreihe ist für die Untersuchung ungesättigter Böden konzipiert, um die Boden-Wasser-Charakteristikkurve (SWCC) zu bestimmen – d. h. die Beziehung zwischen Matrixsaugkraft und Bodenwassergehalt (volumetrischer Wassergehalt, gravimetrischer Wassergehalt oder Sättigungsgrad). Das Gerät nutzt die Achsentranslationstechnik, um durch Steuerung des Luftdrucks eine präzise Matrixsaugung auf die Probe auszuüben und so einen vollständigen SWCC zu erhalten. Es wird häufig in der Mechanik ungesättigter Böden, der Hangstabilitätsanalyse, der Vorhersage von Fundamentsetzungen und verwandten Bereichen eingesetzt.

Es stehen zwei Modelle zur Verfügung:

• BTU‑SWCC‑1(Standard-Druckplattengerät)
• BTU-SWCC-2(Druckmembrangerät für grobkörnigen Boden), das über eine größere Innenkammer verfügt, die mehrere gestapelte Keramikscheiben aufnehmen kann – geeignet für Hochdurchsatz- oder grobkörnige Bodentests.

Teststandards

Das Gerät ist für die folgenden internationalen Standards geeignet, die Druckplatten-/Druckmembrantestmethoden umfassen:

• ASTM D6836(Standardprüfmethoden zur Bestimmung der Bodenwasserkennlinie): Methode B (Druckkammer mit Volumenmessung) und Methode C (Druckkammer mit gravimetrischer Messung) decken Saugbereiche von 0 bis 1500 kPa ab, was genau dem Bereich eines 15-Bar-Druckplattengeräts entspricht.
• ISO 11274(Bodenqualität – Bestimmung der Wasserretentionseigenschaft – Labormethoden): Abschnitt 4.4 beschreibt speziell die Verwendung eines Druckplattenextraktors zur Bestimmung der Bodenwasserretention über einen Druckbereich von etwa 5 kPa bis 1500 kPa.
• ASTM D2325(Standardtestmethode für Kapillar-Feuchte-Beziehungen für Böden mit grober und mittlerer Struktur mittels Druckmembranapparatur – historischer Standard, ersetzt durch D6836)
• GB/T 50123-2019(Standard für geotechnische Prüfverfahren – Abschnitt zur Prüfung ungesättigter Böden)

Spezifikation

BTU‑SWCC‑1 (Standard-Druckplattengerät)

BTU‑SWCC‑2 (Grobkörniges Bodendruckmembrangerät)

Detail

• Kernprinzip (Axis-Translation-Technik): Über einen Druckregler wird die Druckkammer mit Luftdruck beaufschlagt. Dieser Luftdruck entspricht der auf die Probe ausgeübten Matrixsaugwirkung. Da die Keramikscheibe einen hohen Lufteintrittswert hat (15 Bar, höher als der angelegte Luftdruck), verhindert sie das Durchbrechen von Luft und ermöglicht gleichzeitig den Durchtritt von Porenwasser durch die Keramikscheibe zur Abflussleitung zur Messung. Dies ist die Standardmethode zur SWCC-Bestimmung ungesättigter Böden und weithin validiert.

• Keramikscheibe mit hohem Lufteintritt (15 Bar): Die 15-Bar-Keramikscheibe ist die entscheidende Komponente des Geräts. Seine extrem kleine Porengröße verhindert den Luftdurchtritt selbst bei Matrixsaugwerten von bis zu 1500 kPa und sorgt so dafür, dass der Porenwasserdruck während des gesamten Tests auf Atmosphärendruck bleibt. Der BTU-SWCC-2 verfügt außerdem über 5-Bar-Keramikscheiben für Tests mit geringerer Saugleistung.

• Vertikales pneumatisches Ladesystem: Ausgestattet mit einem bidirektionalen Belastungszylinder (0-5 kN Kraft, 0-50 mm Verschiebung) ermöglicht es die Anwendung einer vertikalen Last unter K₀-Bedingungen (konsolidierter Zustand). Dadurch werden In-situ-Stressbedingungen für stressabhängige SWCC-Tests (SDSWCC) simuliert.

• Doppelte Manometer und Regler: Hochpräzises Manometer und Regler der Klasse 0,25 mit einstellbarem Versorgungsdruck von 0 bis 1,5 MPa sorgen für eine präzise Saugsteuerung.

• Volumenmessgerät: Bereich 0–200 ml, ±0,01 ml Genauigkeit, misst die Probenentwässerung genau und ermöglicht die Berechnung der volumetrischen Wassergehaltsänderung. Spezieller Erfassungskanal für die automatisierte Datenerfassung.

• LCD-Anzeigesystem: Echtzeitanzeige von Axialkraft und Verschiebung zur einfachen Überwachung.

• Software zur Datenerfassung und -verarbeitung: Eine spezielle Software zeichnet die Entwässerung automatisch im Zeitverlauf auf, berechnet Änderungen des Wassergehalts, erstellt SWCC-Kurven und gibt wichtige Parameter aus (Lufteintrittswert, Restwassergehalt usw.).

• Optionales Temperaturkontrollsystem: 0 – +90℃ ermöglicht die Untersuchung von Temperatureffekten auf die Wasserretention ungesättigter Böden.

• Hochleistungsdesign (BTU‑SWCC‑2): Die Innenkammer kann bis zu 48 Schneidringproben gleichzeitig aufnehmen, was die Effizienz der Chargenprüfung erheblich verbessert.

Anwendung

• Bestimmung der Boden-Wasser-Kennlinie (SWCC) ungesättigter Böden (Austrocknungs- und Benetzungspfade)
• Untersuchung des Zusammenhangs zwischen Matriksaugung und Bodenwassergehalt
• Hangstabilitätsanalyse (SWCC ist von grundlegender Bedeutung für die Etablierung der Scherfestigkeitstheorie ungesättigter Böden)
• Tragfähigkeits- und Setzungsvorhersage von Fundamenten (Schlüsselparameter in der Mechanik ungesättigter Böden)
• Versickerungscharakteristikanalyse (Bestimmung der ungesättigten hydraulischen Leitfähigkeit)
• Bewertung des Einflusses von Grundwasserspiegeländerungen auf das bodentechnische Verhalten
• Leistungsbewertung von Deponieauskleidungssystemen
• Hydromechanisches Kopplungsverhalten ungesättigter Böden
• Bewertung der Wasserretention von mit Bentonit angereicherten oder stabilisierten Böden
• Studien zur Anpassung an den Klimawandel für die Infrastruktur

Vorteile

• Großer Saugbereich: Maximale kontrollierte Saugleistung 15 Bar (1500 kPa) – entspricht vollständig ASTM D6836 Methoden B/C und deckt den Saugbereich der meisten ungesättigten Böden ab.
• Hochpräzise Saugsteuerung: Manometer und Präzisionsregler der Klasse 0,25 sorgen für branchenführende Genauigkeit der Saugsteuerung.
• Belastungsabhängige SWCC-Testfähigkeit: Das einzigartige vertikale pneumatische Belastungssystem ermöglicht die Anwendung einer vertikalen Last (0-5 kN) unter K₀-Bedingungen – ermöglicht spannungsabhängige SWCC-Tests (SDSWCC), die tatsächlich Spannungsbedingungen vor Ort simulieren, eine Funktion, die bei Standard-Druckplattengeräten nicht verfügbar ist.
• Großer Volumenmessbereich: 0-200 ml Entwässerungsmessbereich mit einer Genauigkeit von ±0,01 ml – geeignet für verschiedene Bodentypen.
• Datenüberwachung in Echtzeit: Der LCD-Bildschirm zeigt Axialkraft und Verschiebung zur einfachen Testüberwachung an.
• Mehrere Probengrößenoptionen: Unterstützt Φ61,8 mm, Φ70 mm, Φ90 mm; Das grobkörnige Modell unterstützt Proben mit einem Durchmesser von 150 mm – erfüllt unterschiedliche Prüfanforderungen.
• Hoher Durchsatz (BTU‑SWCC‑2): Testet bis zu 48 Proben gleichzeitig – verbessert die Laboreffizienz erheblich.
• Optionale Temperaturregelung: 0 – +90℃ Das optionale System ermöglicht die Untersuchung von Temperatureffekten auf das Verhalten ungesättigter Böden.
• Automatisierte Datenerfassung: Spezielle Software berechnet und zeichnet SWCC-Kurven automatisch auf – reduziert manuelle Datenverarbeitungsfehler.
• Standardisiertes Testverfahren: Entspricht vollständig ASTM D6836 und ISO 11274 – Testergebnisse sind international anerkannt.

Was Sie wählen sollten

Prozessablauf

• Probenvorbereitung: Bereiten Sie eine Bodenprobe der angegebenen Größe gemäß Standardverfahren vor; anfänglichen Wassergehalt messen; In einen Schneidring legen.
• Keramikscheibe tränken: Sättigen Sie die 15-bar-Keramikscheibe mit hohem Lufteintritt vollständig und entfernen Sie alle Luftblasen.
• Musterinstallation: Legen Sie die gesättigte Keramikscheibe auf den Boden der Druckkammer. Legen Sie die Probe auf die Keramikscheibe und achten Sie auf guten Kontakt.
• Entwässerungssystem anschließen: Schließen Sie die Drainageleitung an das Volumenmessgerät an (Bereich 0–200 ml, Genauigkeit ±0,01 ml).
• Luftdruck anlegen: Den Zielluftdruck (0‑1,5 MPa, stufenlos einstellbar) über den hochpräzisen Regler stufenweise aufbringen – dieser stellt die gewünschte Matrizensaugung dar.
• Entwässerung messen und Gleichgewicht ermitteln: Wenn die Entwässerung der Bodenprobe bei diesem Sog das Gleichgewicht erreicht, zeichnen Sie das kumulative Entwässerungsvolumen mit dem Volumenmessgerät auf. Das Gleichgewicht gilt typischerweise als erreicht, wenn sich aufeinanderfolgende Messwerte (z. B. über 24 Stunden) um weniger als 0,01 ml ändern.
• Erhöhen Sie die Saugleistung schrittweise: Erhöhen Sie gemäß dem Testplan schrittweise den Luftdruck (und erhöhen Sie so die Saugkraft der Matrix) und wiederholen Sie die Schritte 5–6, um Drainagedaten an mehreren Saugpunkten zu erhalten.
• Probe entladen und wiegen: Nachdem Sie alle Saugpunkte fertiggestellt haben, lassen Sie den Luftdruck ab, entfernen Sie die Probe und messen Sie den endgültigen Wassergehalt.
• Datenberechnung: Berechnen Sie den volumetrischen Wassergehalt (oder Sättigungsgrad) an jedem Saugpunkt anhand der Entwässerungsvolumina bei jedem Saugschritt zusammen mit dem anfänglichen und endgültigen Wassergehalt zurück.
• SWCC-Kurvenanpassung: Tragen Sie die Saugwerte gegen den entsprechenden volumetrischen Wassergehalt in einem halblogarithmischen Diagramm auf. Verwenden Sie professionelle Software, um eine Kurvenanpassung durchzuführen und den vollständigen SWCC zu erhalten.
• Parameter extrahieren: Extrahieren Sie aus der SWCC-Kurve wichtige Parameter – Lufteintrittswert (AEV), Restwassergehalt, Steigung der Kurve usw.
• Berichterstellung: Erstellen Sie einen Testbericht, der die SWCC-Kurve und Schlüsselparameter enthält.