Was ist ein dynamisches Kegelpenetrometer (DCP)?

Definition

Das dynamische Kegelpenetrometer (DCP) ist ein tragbares Gerät, das misst, wie weit eine Kegelspitze pro Hammerschlag in Boden oder ungebundene Tragschichten eindringt. Die Bedienperson treibt die Kegelspitze mit einem Gleithammer in den Boden und notiert die Tiefe nach jedem Schlag oder jeder Schlagfolge. Das Ergebnis ist der DCP-Index in Millimeter pro Schlag. Ein niedriger Index bedeutet starkes Material.

Ausrüstung

Ein typisches DCP hat einen 8-kg-Hammer, der aus 22,6 in (etwa 575 mm) Höhe auf eine 16-mm-Rammstange fällt. Die Stange endet in einem Kegel mit 60 Grad und einem Basisdurchmesser von 20 mm. ASTM D6951 erlaubt für weichen Boden auch einen 4,6-kg-Hammer. Rammstangenverlängerungen vergrößern die Tiefe. Die übliche Prüftiefe liegt bei bis zu 1 000 mm.

Vom Index zur Festigkeit

Eine Auftragung des DCP-Index über der Tiefe zeigt Schichtgrenzen als Änderungen der Steigung. Die FAA nutzt dies, um Dicke und Steifigkeit der Trag-, Unterbau- und Untergrundschicht zu bestimmen.

Der Index wird mit einer empirischen Gleichung in das kalifornische Tragfähigkeitsverhältnis (California Bearing Ratio, CBR) umgerechnet. Für die meisten Böden gilt CBR = 292 / DCP^1,12, mit dem Index in Millimeter pro Schlag. Für CL- und CH-Böden gibt es bodenspezifische Gleichungen. Für FAARFIELD-Oberbaubemessungen empfiehlt die FAA, DCP-CBR-Werte zusammen mit Labor- oder In-situ-CBR-Werten zu verwenden. Diese beschreiben die Steifigkeit der Untergrundböden.

Grenzen

• ASTM D6951 sagt, dass der 8-kg-DCP nicht in stark stabilisierten oder zementgebundenen Materialien verwendet werden kann. Er ist auch nicht für körnige Materialien mit einem großen Anteil an Gesteinskörnung über 50 mm (2 in) geeignet.
• Ein Feld-CBR aus einer DCP-Messung stimmt normalerweise nicht mit dem Labor-CBR oder dem CBR nach Wasserlagerung desselben Materials überein.
• Die Prüfung ist nur geringfügig zerstörend und liefert ein Ergebnis an einem Punkt.

Einsatz auf Flugplätzen

Die FAA AC 150/5320-6G führt die DCP zusammen mit dem Fallgewichtsdeflektometer, dem Schwergewichtsdeflektometer und dem Georadar als Prüfverfahren für den Untergrund auf. Sie verlangt DCP-Prüfungen für jede Bodenschicht bei Bohrungen im Untergrund oder nach der Entnahme von Bohrkernen an einer bestehenden Befestigung. Die Norm ist ASTM D6951/D6951M.