Sedimat 4-12

Laborautomat zur Bestimmung der Partikelgrößenverteilung in mineralischen Böden nach DIN ISO 11277 an 12 Proben mit 4 Fraktionen (optional 2 Fraktionen nach US-Nomenklatur)

Die Bestimmung der Partikelgrößenverteilung ist von immenser Wichtigkeit sowohl in der Naturwissenschaft, als auch im Ingenieurswesen. Die Zusammensetzung des Feinbodens definiert die vorherrschende Bodenart. Dabei hält sich der Sedimat 4-12 bezüglich Messapparatur und Messverfahren streng an die DIN ISO 11277 und ist dadurch das einzige automatisierte Messverfahren, welches vergleichbare Messergebnisse zur standardisierten Köhn-Sedimentationsanalyse liefert.

Bevor der eigentliche Messvorgang im Sedimat beginnt, wird mittels Siebanalyse die Sandfraktion (Grob-, Mittel- und Feinsand) bestimmt. Der verbliebene Anteil wird nun homogenisiert und die organischen Anteile abgetrennt.

Der Sedimat ermittelt vier weitere Fraktionen: Grobschluff, Mittelschluff, Feinschluff und Ton. Aufgrund der unterschiedlichen Partikelgrößen und -formen besitzen die einzelnen Anteile abweichende Sinkgeschwindigkeiten in einer Wassersäule. Diese Anteile werden mittels Pipettierung voneinander getrennt. Die Köhn-Analyse schreibt hierfür definierte Absinkzeiten und daraus resultierend definierte Tiefen in der Suspension vor, aus denen die Proben entnommen, anschließend getrocknet und dann gewogen werden. Über die Massenanteile der Feststofffraktionen kann sowohl die Körnungssummenkurve erstellt, als auch die Bodenart ermittelt werden.

Gegenüber der händischen Durchführung kann der Sedimat für jeden Versuchsdurchlauf exakt die identische Tiefe und Entnahmemenge einhalten. Dadurch ist er bezüglich der Genauigkeit unschlagbar. Auch sonstige Messbedingungen (25 °C Versuchstemperatur) unterliegen minimalsten Schwankungen, so dass statistisch gesicherte Ergebnisse erzielt werden. Bezogen auf die Einwaage weist das Messverfahren bei Versuchswiederholung an derselben Probe ein Streumaß von < 1% auf.

Der Sedimat arbeitet vollautomatisch, wodurch die eigentliche Arbeit auf die Versuchsvorbereitung und -auswertung beschränkt ist. Dadurch ist es möglich, innerhalb eines Arbeitstages eine vollständige Bodenanalyse an 12 Proben für je 4 Fraktionen durchzuführen.

ku-pF-Apparatur

Mit der ku-pF – Apparatur ist es möglich, auf einfache und automatisierte Weise die ungesättigte hydraulische Leitfähigkeit und die pF-Kurve an bis zu 10 Bodenproben zu ermitteln. PF-Kurve und ungesättigte Leitfähigkeit sind wichtige Parameter in der Bodenkunde. Sie beschreiben u.a. das Wasserhaltevermögen und das Entwässerungsverhalten von Böden. Dadurch bekommt der Nutzer wichtige Informationen darüber, wieviel pflanzenverfügbares Wasser zur Verfügung steht, welche Pflanzen und Bäume unter veränderten klimatischen Bedingungen am besten angebaut werden etc.

Unter Benutzung der 250 cm3 UGT-Stechzylinder werden beliebige Bodenproben im Feld ungestört entnommen. Nach Aufsättigung im Labor erfolgt die gravimetrische Bestimmung des Gesamtgewichtes. Nun werden im vertikalen Abstand von 3 cm seitlich in die Stechzylinder 2 Labortensiometer (siehe: Tensio 130 - Labortensiometer für ku-pF-Apparatur) eingeführt. Abschließend, nachdem die fertigen Stechzylinder in die zugehörigen Probenhalter eingesetzt wurden, erhält jeder Probenhalter seinen festen Platz am Drehkreuz des ku-pF.

Durch den natürlichen Vorgang der Verdunstung kommt es zu einer kontinuierlichen Abnahme des Gesamtgewichtes und zu einer Zunahme der Saugspannung im Inneren der Bodenproben. Die ku-pF-Apparatur bestimmt nun sukzessive an allen Proben in einem festgelegten Intervall durch Wägung die Gewichtsveränderung und über die Tensiometer sowohl Zunahme der Tension, als auch den Saugspannungsgradienten über die festgesetzte Distanz.

Der vollautomatische Messvorgang reduziert die notwendige Laborarbeit auf ein Minimum an Betreuungsaufwand. Mittels integriertem Datenlogger und Mikrorechner ist der ku-pF unabhängig von einem PC. Ausschließlich für die Einstellungen, den Versuchsstart und den Datenexport wird ein Computer benötigt.

Haubenpermeameter nach Hartge

Das Haubenpermeameter nach Hartge ist ein Labormessgerät zur Ermittlung der gesättigten Leitfähigkeit an ungestörten Bodenproben. Die gesättigte Leitfähigkeit ist ein wichtiger Parameter in der Bodenphysik, Hydrologie, Landwirtschaft, Forstwirtschaft, Bauwirtschaft etc. Sie beschreibt das Ausbreitungsverhalten von Wasser in einem Boden, wenn alle Poren gesättigt sind.

Physikalisch wird die Wasserbewegung durch die Darcy-Gleichung beschrieben. Der Volumenstrom ist neben der gesättigten Leitfähigkeit auch vom Potentialgradienten (Druckunterschied zwischen 2 Punkten) im Boden abhängig. Häufig werden bei der Bestimmung der Leitfähigkeit im Labor große Druckunterschiede angelegt. Der Bodenphysiker Prof. Dr. Karl-Heinrich Hartge (ehemaliger Präsident der Internationalen Bodenkundlichen Gesellschaft) wies darauf hin, dass hohe Gradienten im Boden selten vorkommen und es daher plausibler ist, mit geringen Potentialunterschieden zu messen.

Das Haubenpermeameter der Umwelt-Geräte-Technik GmbH setzt dieses Anliegen um. Mit dem Haubenpermeameter kann auf unkomplizierte Art und Weise ein angemessener Druckunterschied eingestellt und einfach und zuverlässig die Durchflussrate ermittelt werden. Nach Umstellung des Darcy-Gesetzes wird aus diesen beiden Parametern die gesättigte Leitfähigkeit ermittelt.

Bis zu 10 Stechzylinder werden in der geräumigen Wanne auf eine Siebplatte gestellt, schrittweise aufgesättigt und letztlich vollständig überstaut. Die Messung geschieht mittels einer wassergefüllten Haube, die sukzessive über die Bodenproben gestülpt wird. Oberhalb der jeweiligen Probe wird der Druckgradient eingestellt, wodurch der Durchfluss automatisch einsetzt. Nach Erreichen einer stationären Flussrate kann die ausfließende Wassermenge pro Zeit gravimetrisch ermittelt werden. Form und Größe des Stechzylinders ergeben Fließfläche und fließlänge. Andreas den Standrohren wird der Potentialunterschied als Höhendifferenz abgelesen.

Das Haubenpermeameter nach Hartge und die verwendeten Stechzylinder sind vollständig kompatibel zur ku-pF-Apparatur. Somit könne die Proben nach der Vermessung unmittelbar für die Bestimmung der ungesättigten Leitfähigkeit übernommen werden.

Schulung ku-pF und Haubenpermeameter:

Stechzylinder Probenahme im Gelände, Aufsättigung, Installation und Inbetriebnahme, Bestimmung der gesättigten und ungesättigten hydraulischen Leitfähigkeit

Laborlysimeter

Das Laborlysimeter gehört zu den Kleinlysimetern. Es ist dazu konzipiert, natürliche Bodenprozesse unter definierten und kontrollierten Bedingungen (Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Licht etc.) im Labor untersuchen zu können. Das Lysimetergefäß umschließt eine Bodensäule, die sowohl ungestört im Feld entnommen, als auch künstlich gefüllt werden kann. Mittels geeigneter Messapparatur (Tensiometer, Bodenfeuchtemessgeräte, Temperaturfühler, Saugsonden etc.) werden vor allem die physikalischen Prozesse durch den sich verändernden Wasserhaushalt erfasst. Dazu gehören auch konservativer und reaktiver Transport.

Unter Laborbedingungen ergeben sich vielfältige Möglichkeiten zur Steuerung der Randbedingungen. Ein spezielle Labor-Beregnungsanlage ermöglicht die Simulierung von Regenereignissen. Der natürliche Prozess der Verdunstung wird über eine kontinuierliche Wägung gemessen. Die Erfassung des Sickerwassers erfolgt über ein Ausflussventil am unteren Rand des Gefäßes. Durch Saugsonden, Saugplatten und Tensionssteuerung kann der interne Wasserhaushalt manipuliert werden. Insgesamt verlaufen die Prozesse dadurch beschleunigt und es ergeben sich kürzerer Versuchszeiten.

Sowohl Sickerwasser als auch mittels Saugsonden entnommene Bodenlösung können parallel zum Versuch im Labor auf ihre chemische Zusammensetzung hin untersucht werden. Da jeder Modellversuch sein eigenes Design erfordert, werden die Laborlysimeteranlagen durch die UGT-GmbH kundenspezifisch an das jeweilige Projekt angepasst. Dazu gehören ebenfalls Messtechnik (Waage, Wägemonitor, Sensorik), Datenlogger und zusätzliche Steuereinheiten für Randbedingungen.

Luftpyknometer

Das Luftpyknomter wird für die Bestimmung des Feststoff- und Porenvolumens von ungestörten oder gestörten Bodenproben verwendet. Das Luftpyknomter eignet sich dabei vorrangig für skelettarme Böden wie Sande, Kiese oder Pflanzengranulat. Es stellt eine schnelle und weniger aufwändigere Methode als die Verwendung von Glaspyknometern dar. Das Messverfahren beruht darauf, dass nur das Feststoffvolumen einer Feststoffprobe gasverdrängend wirkt, während das Poren- und Hohlraumvolumen mit Gas gefüllt wird.

Das Luftpyknometer besteht aus einer Messkammer und einer zusätzlichen Kammer, die das Zusatzvolumen bildet. Das bekannte Zusatzvolumen wird mit Druckluft gefüllt und über ein Absperrventil an die Messkammer angeschlossen, welche die Substratprobe enthält. Durch Öffnen des Ventils kommt es zum Druckausgleich innerhalb der beiden Volumina. Ein digitales Manometer zeigt die Druckwerte an. Neben der Verwendung von Raumluft, die durch einen integrierten Kompressor eingespeist wird, kann optional auch ein anderes Messgas verwendet werden.

Die Auswertung der Daten beruht auf der isothermen Gasgleichung nach BOYLE-MARIOTTE. Die Messkammer besitzt ein Volumen von 2120 cm³. Daher ist die Untersuchung verschiedener Probenvolumen mit dem Gerät möglich.

Das Luftpyknometer wurde entsprechend der Richtlinien der FLL (Forschungsgesellschaft Landschaftsentwicklung und Landschaftsbau) entwickelt.

Überkopfschüttler

Mit dem Überkopfschüttler können mehrere Probengefäße gleichzeitig einer Homogenisierung unterzogen werden. Eine homogene Durchmischung einer Probe ist Voraussetzung für viele chemische Analysen oder für die Sedimantationsanalyse nach KÖHN, um die Korngrößenverteilung des Feinkornanteils einer Bodenprobe zu bestimmen.

Die Probengefäße werden in den Überkopfschüttler sicher eingespannt. Die Drehzahl lässt sich stufenlos regeln und wird in einem digitalen Display angezeigt. Die maximale Drehzahl beträgt 50 Umdrehungen pro Minute. Der Überkopfschüttler bietet Platz für 60 Probenflaschen à 100 ml oder 72 Probenflaschen à 250 ml.

FOGII Plus Digitales Bodencalcimeter™ mit UMP-1

Das mobile Bodencalcimeter eignet sich für die Bestimmung des Karbonatgehaltes von Bodenproben im Feld und im Labor. Die Messung basiert auf der Scheibler Methode. Hier wird nach Zufügung von Salzsäure zur Bodenprobe der temperaturkompensierte Druckanstieg bestimmt.

Das Bodencalcimeter ist auch als Set mit der UMP-1 Wassergehaltssonde erhältlich. Durch die Messung des Wassergehaltes kann auf die Trockensubstanz umgerechnet werden, wodurch eine Trocknung der Probe im Labor nicht mehr notwendig ist. Ein großer Vorteil des Bodencalcimeters ist die einfache Bedienbarkeit und das robuste Design, welches die direkte Messung im Feld möglich macht.

Tensio 130 - Labortensiometer für ku-pF-Apparatur

Dieses Tensiometer ist ein reines Zubehörteil zur ku-pF-Apparatur!

Labortensiometer werden für die Messung der Saugspannung einer Bodenprobe unter Laborbedingungen verwendet. Im Vergleich zu Feldtensiometern sind Labortensiometer deutlich kleiner und liefern somit bei minimaler Störung des Bodens eine punktgenaue Messung. Die Keramikkerze des Labortensiometers ist 20 mm lang und besitzt einen Durchmesser von 6,5 mm.

Das Labortensiometer eignet sich daher ideal für Untersuchungen des Bodens auf der Probenskala. Für eine verlässliche Laboranwendung besitzt das Labortensiometer eine Entlüftungsschraube im Acrylkopf mit der Luftblasen schnell erkannt und aus dem Tensiometer entfernt werden können. Für eine einfache und störungsarme Installation der Tensiometer ist ein Bohrer-Set als Zubehör erhältlich. Die Installation des Tensiometers kann sowohl horizontal und vertikal erfolgen. Der Sensorkopf des Labortensiometers ist sowohl in langgestreckter als auch in runder Ausführung erhältlich.

Datenschutzerklärung

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Allgemeine Hinweise

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