Korngröße

Der Begriff Korngröße beschreibt die Größe von Partikeln, den Körnern. Sie spielt in vielen technischen und wissenschaftlichen Bereichen eine wichtige Rolle, in der Regel angewandt auf Korn- oder Partikelgemische (Schüttgut). Beispiele sind Baumaterialien wie Sand, Zement, Beton und Schotter, Produktionsprozesse mit pulverförmigen Materialien wie Mehl, Plastikgranulat, Pigmente und Keramik sowie verschiedene geowissenschaftliche Disziplinen, insbesondere Sedimentologie und Bodenkunde.

Die Methoden zur Ermittlung, Beschreibung und Interpretation der Größe und anderer Korneigenschaften wie Kornform, Kornrundung, Kornart und Kornoberfläche, sind derart vielfältig und komplex, dass sich hierfür mit der Granulometrie eine eigene Disziplin entwickelt hat.

Korngröße unregelmäßig geformter Körper

Wären Körner bzw. Partikel perfekte Kugeln, könnte man den Kugeldurchmesser als Maß für die Korn-/Partikelgröße heranziehen. Dem ist in der Praxis leider nicht so, denn bei natürlich gebildeten oder technisch hergestellten Körnern/Partikel handelt es sich in der Regel um unterschiedlichst geformte Körper. Für die Beschreibung deren Größe bedient man sich des Äquivalentdurchmessers, das heißt man bestimmt eine ganz andere messbare Eigenschaft und bezieht die Messwerte auf die gleichgroßer Kugeln.

Ein einfaches Beispiel für einen Äquivalentdurchmesser ist der Siebdurchmesser. Durch das quadratische Loch eines Siebes mit beispielsweise 1 mm Kantenlänge passt sowohl eine Kugel mit 1 mm Durchmesser als auch ein längliches Korn in Form eines Bleistifts mit 1 mm Durchmesser. Über die Diagonale des Sieblochs gilt dies auch für ein flaches Korn in Form einer Münze mit deutlich mehr als 1 mm Durchmesser. Alle drei Körner erhalten denselben Äquivalentdurchmesser von 1 mm.

Andere Beispiele für Äquivalentdurchmesser sind hydrodynamischer Durchmesser (gleiche Fallgeschwindigkeit in einer Wassersäule wie eine Kugel) oder aerodynamischer Durchmesser (gleiche Fallgeschwindigkeit in Luft wie eine Kugel).

Korngrößenanalyse

Es gibt eine Vielfalt von Methoden zur Bestimmung von Korngrößen, bei denen letztlich immer ein Äquivalentdurchmesser bestimmt wird. Die geeignete Methode hängt vom Korngrößenbereich, der Fragestellung oder von Vorschriften ab.

Sehr große Partikel (ca. > 63 mm) werden einzeln von Hand vermessen oder es wird die Größe aus Fotos ermittelt.

Bei Partikeln im Bereich 10 µm bis Kopfgröße kann die Größe durch Siebung ermittelt werden. Hierbei wird ein Satz mit nach unten immer feiner werdenden Sieben aufeinander gesetzt. Die zu analysierende Probe wird in das oberste Sieb eingefüllt. Der Siebsatz wird in eine Siebmaschine fest eingespannt und die Siebe mechanisch bewegt (z. B. gerüttelt, Vibration).

Bei sehr feinen Partikeln (< 10 µm) kommen Methoden zum Einsatz, bei denen man die Partikel sich einer Wassersäule absetzen lässt (grobe fallen schneller als feine) und regelmäßig die Dichte der Suspension bestimmt (Aräometer) oder die Masse der abgesetzten Partikel bestimmt (Sedimentwaage). Moderne Methoden arbeiten mit der Streuung von Laserlicht an den Partikeln, die in Abhängigkeit von der Partikelgröße variiert.

In der Bodenmechanik wird ab einer Korngröße von <0,063 mm die Schlämmanalyse angewendet.

Korngrößenverteilung

Hauptartikel: Dispersitätsanalyse

Das Ergebnis einer Korngrößenanalyse ist die Korngrößenverteilung, die letztlich nichts anderes als eine Häufigkeitsverteilung in Form eines Balkendiagramms ist. Gegen den klassierten Äquivalentdurchmesser (Abszisse) wird der prozentuale Anteil (Gewichtsprozent) der Körner aufgetragen. Die Korngrößenverteilung wird auch gerne als Summenkurve dargestellt. Die üblichen statistischen Parameter, wie Mittelwert, Median, Perzentilwerte, Streuung oder Schiefe der Verteilung, lassen sich berechnen und damit die Probe bezüglich ihrer Korngröße charakterisieren.

In Produktionsprozessen, bei denen es bei den Rohstoffen oder beim Produkt auf definierte Korn-/Partikelgrößen ankommt, sind Korngrößenanalyse und Korngrößenverteilung ein wesentlicher Bestandteil der Qualitätskontrolle. In der Sedimentologie und Bodenkunde ist die Korngrößenverteilung ein sehr wichtiges Merkmal zur Charakterisierung von Böden und Sedimenten. Sie dient deren Klassifikation und ist eigenschaftsbestimmend, beispielsweise bei Wasserhaushalt, Verdichtungspotential oder Hangstabilität.

Korngröße in Sedimentologie und Bodenkunde

In Sedimentologie und Bodenkunde ist die Korngrößenanalyse eine fundamentale Untersuchungsmethode von Sedimenten, Sedimentgesteinen und Böden. Die Korngrößenverteilung dient der Klassifikation und Nomenklatur sowie der Ableitung und Interpretation von Eigenschaften. In der Bodenkunde wird durch die Gemengeanteile der verschiedenen Korngrößen die Bodenart definiert.

Prinzipiell wird das breite Spektrum in der Geosphäre vorkommender Korngrößen von weit unter einem Mikrometer bis hin zu mehreren Metern logarithmisch in Klassen eingeteilt. Im Detail variiert die Einteilung innerhalb der verschiedenen geowissenschaftlichen Disziplinen, von Autor zu Autor oder zwischen verschiedenen Ländern. Im deutschsprachigen Raum besitzt die Klassifikation nach DIN 4022 (1955) die größte Verbreitung.

Korngrößenklassifikation

Angelehnt an DIN 4022

Bezeichnung			Äquivalentdurchmesser in mm	anschaulicher Vergleich	Symbol		Bodentyp		Kornart
Großgruppe	Kleingruppe						Bodentyp
Großgruppe	gerundet	eckig-kantig					Feinheit	Bindigkeit
Steine	Blöcke	Blöcke	> 200	größer als Hühnereier	-		Grobboden (Bodenskelett)	nichtbindige Böden	Siebkorn
Steine	Gerölle, Geschiebe	Grobsteine	63 - 200	größer als Hühnereier	-
Kies	Grobkies	Mittelsteine	20 - 63	kleiner als Hühnerei / größer als Haselnüsse	-
	Mittelkies	Feinsteine	6,3 - 20	kleiner als Haselnüsse / größer als Erbsen	-
	Feinkies	Grus	2 - 6,3	kleiner als Erbsen / größer als Streichholzköpfe	-
Sand	Grobsand		0,63 - 2	kleiner als Streichholzköpfe / größer als Gries	gS	S	Feinboden
	Mittelsand		0,2 - 0,63	gleich Gries	mS
	Feinsand		0,063 - 0,2	kleiner als Gries, aber mit bloßem Auge noch erkennbar	fS
Schluff (Silt)	Grobschluff		0,02 - 0,063	mit bloßem Auge nicht mehr erkennbar	gU	U		bindige Böden	Schlämmkorn
	Mittelschluff		0,0063 - 0,02		mU
	Feinschluff		0,002 - 0,0063		fU
Ton (Feinstkorn)	Grobton		0,00063 - 0,002		gT	T
	Mittelton		0,0002 - 0,00063		mT
	Feinton		< 0,0002		fT

Von Engelhardt hat 1953 die Begriffe Pelit (< 0,063 mm), Psammit (0,063 - 2 mm) und Psephit (> 2 mm) eingeführt.

Den Grenzbereich zwischen Grobsand und Feinkies bezeichnet man nach ihm auch als Grand und den Grenzbereich zwischen Grobton und Feinsand als Silt.

Klastische Karbonatgesteine klassifiziert man nach R. L. Folk mit zunehmender Größe als Mikrit, Lutit, Siltit, Arenit und Rudit.

Siehe auch: Erosion, Mergel, Tonmineral

Weblinks

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