Zwei Tone können auf der Baustelle gleich aussehen und sich bei Durchfeuchtung völlig unterschiedlich verhalten. Das einfachste Labormaß für diesen Unterschied sind die Atterberg-Grenzen (Fließgrenze und Ausrollgrenze) und die daraus berechnete Plastizitätszahl. Sie dienen zur Klassifizierung feinkörniger Böden, als Hinweis auf Quellpotenzial und zur Prüfung von Schüttmaterial gegen die Ausschreibung. Im Folgenden erklären wir, wie wir sie in unserem Bodenlabor bestimmen und wie man sie liest. Die Doktorarbeit unseres technischen Leiters befasste sich mit der statistischen Modellierung der Plastizität zyprischer toniger Böden.

Was wL, wP und IP bedeuten

Beim Austrocknen geht ein feinkörniger Boden vom flüssigen in den plastischen Zustand über, in dem er sich ohne Risse formen lässt, und wird dann halbfest und fest. Die Atterberg-Grenzen sind die Wassergehalte an diesen Übergängen.

Begriff	Definition	Aussage
Fließgrenze (wL)	Wassergehalt am Übergang von plastisch zu flüssig	Wie viel Wasser das Feinkorn hält, bevor es fließt
Ausrollgrenze (wP)	Wassergehalt, unter dem ein ausgerollter Faden zerbröckelt	Untere Grenze des plastischen Verhaltens
Plastizitätszahl, IP = wL − wP	Wassergehaltsbereich, in dem der Boden plastisch ist	Wichtigster Klassifizierungswert
Konsistenzzahl, IC = (wL − w)/IP	Lage des natürlichen Wassergehalts w zwischen den Grenzen	IC ≥ 1: w an oder unter wP, steif; IC nahe 0: w nahe wL, sehr weich
Liquiditätszahl, IL = (w − wP)/IP	Dieselbe Lage, von wP aus gemessen	IL = 1 − IC

TS EN ISO 14688-2:2018 definiert beide Kennzahlen in dieser Form. Sie beruhen auf dem natürlichen Wassergehalt; die Probe muss uns daher verschlossen und unausgetrocknet erreichen. Wie man sie verpackt, erklärt unser Ratgeber Proctor-, CBR- und Wassergehaltsversuche.

So bestimmen wir die Grenzen

Wir prüfen nach TS EN ISO 17892-12:2018+A2:2022 am Anteil unter etwa 0,4 mm (ASTM D4318-26 verwendet dafür das 425-µm-Sieb):

Fließgrenze: Die Norm lässt das Fallkegelverfahren zu, bei dem ein Normkegel eine festgelegte Tiefe in die Bodenpaste eindringt, sowie das Verfahren nach Casagrande, bei dem sich eine Furche im Boden in einer Messingschale nach 25 Schlägen schließt. Wir verwenden das Casagrande-Gerät und bestimmen wL aus mehreren Punkten bei unterschiedlichen Wassergehalten.
Ausrollgrenze: Ein Bodenfaden wird von Hand auf einer Glasplatte ausgerollt, bis er bei etwa 3 mm Durchmesser zerbröckelt; die Bestimmung wird wiederholt und gemittelt.
Bericht: wL, wP, IP, das Verfahren, die Probenvorbereitung und der Anteil unter 0,4 mm.

Die beiden Verfahren liefern keine identischen Ergebnisse, und die Norm selbst räumt ein, dass das Urteil des Prüfers eingeht und eine gewisse Streuung auftritt.

Probenvorbereitung: warum Trocknen eine Rolle spielt

Wo möglich, gehen wir vom natürlichen Wassergehalt aus und weichen den Boden ein, bis er gleichmäßig ist. Vorheriges Trocknen geht schneller, kann aber bei manchen Böden die Grenzen verändern: ASTM D4318-26 sieht die Nassaufbereitung als Standard vor, und ASTM warnt, dass Ofentrocknung die Fließgrenze organischer Böden stark absenkt. Zwei Materialien in Zypern erfordern besondere Sorgfalt:

Karbonatreiche Mergel: Klumpen durch Einweichen und schonendes Durcharbeiten auflösen; kräftiges Mahlen kann weiche Karbonatkörner zu künstlichem Feinkorn zerkleinern.
Verwittertes oder gemischtes Material: Mergel, Tonlagen und verkittete Bruchstücke in einem Beutel ergeben Grenzen, die zu keiner Schicht gehören. Jede Schicht getrennt beproben und verpacken.

Plastizitätsdiagramm und Klassifizierung

Ein feinkörniger Boden wird benannt, indem IP über wL aufgetragen wird. Die A-Linie, IP = 0,73 (wL − 20), trennt Tone oberhalb von Schluffen unterhalb. TS EN ISO 14688-2:2018 klassifiziert feinkörnige Böden nach ihrer Plastizität, und Ausschreibungen verwenden oft das Unified Soil Classification System nach ASTM D2487-17(2025), das das Diagramm bei wL = 50 teilt:

Kurzzeichen	Lage im Diagramm	Boden
CL	wL < 50, IP > 7, auf oder über der A-Linie	Ton geringer Plastizität
CL-ML	IP 4 bis 7, auf oder über der A-Linie	Schluffiger Ton
ML	wL < 50, IP < 4 oder unter der A-Linie	Schluff
CH	wL ≥ 50, auf oder über der A-Linie	Ton hoher Plastizität
MH	wL ≥ 50, unter der A-Linie	Elastischer Schluff

Zuerst kommt die Korngrößenverteilung: Die Plastizität benennt das Feinkorn, doch dessen Menge entscheidet, ob der Boden fein- oder grobkörnig ist. Im USCS ist ein Boden feinkörnig, wenn 50 % oder mehr durch 75 µm gehen; ein Sand oder Kies mit über 12 % Feinkorn erhält den Namen seines Feinkorns, etwa SC (toniger Sand), und bei 5–12 % gilt ein Doppelsymbol. Nach ISO liegt die Feinkorngrenze bei 0,063 mm. Tonige Böden waschen wir bei der Korngrößenbestimmung nach TS EN ISO 17892-4:2016, weil beim Trockensieben Ton an groben Körnern haften bleibt.

Plastizität und Quellen: Hinweise, keine Messung

Smektitreiche Tone verbinden hohe Werte von wL und IP mit großen Volumenänderungen; siehe Baugrund in Zypern: Mergel und quellfähiger Ton. Klassische Arbeiten verknüpfen Indexwerte mit dem Quellen:

Holtz und Gibbs (1956, Transactions of the ASCE, Bd. 121) setzten das Quellen in Beziehung zu Kolloidgehalt, IP und Schrumpfgrenze: IP unter 18 gering, 15–28 mittel, 25–41 hoch, über 35 sehr hoch. Die Bereiche überlappen; IP allein entscheidet nicht über die Klasse.
Seed, Woodward und Lundgren (1962, Journal of the Soil Mechanics and Foundations Division, ASCE, Bd. 88) verknüpften das Quellen von Tonen, die im Proctoroptimum (Standardverdichtung) verdichtet wurden, unter 1 psi (6,9 kPa) Auflast mit Tongehalt und Aktivität.
Das lineare Schwindmaß nach BS 1377-2:2022 misst, wie stark sich ein nahe der Fließgrenze angemachter Bodenstab beim Trocknen verkürzt; bei Tonen ergänzen wir es häufig.
Da die Grenzen nur den Anteil unter 0,4 mm beschreiben, multiplizieren die britischen Wohnungsbaurichtlinien (NHBC Standards, Kapitel 4.2) IP mit dem Anteil unter 425 µm und erhalten eine „modifizierte Plastizitätszahl“.

Diese Ansätze stammen aus bestimmten Böden und Versuchsbedingungen; keiner gilt allgemein, und keiner misst Quellmaß oder Quelldruck. Bei verdichteten Schüttungen ist das beim CBR-Versuch mit Wasserlagerung (TS EN 13286-47:2021) erfasste Quellen eine direkte Messung; ob natürlicher Ton unter Fundamenten Quellversuche erfordert, entscheidet der Geotechniker.

Zyprische Tone streuen: Bandbreiten statt eines Werts

Tonige und mergelige Einheiten in Zypern ändern sich auf kurzer Distanz in Ton- und Karbonatgehalt sowie in der Verwitterung; eine einzelne Fließgrenze beschreibt daher eine Probe, nicht eine Schicht. Wir empfehlen mehrere Versuche je Schicht aus verschiedenen Punkten und Tiefen und berichten:

jedes Ergebnis mit Tiefe und Beschreibung,
je Schicht: Anzahl der Versuche, Minimum, Maximum, Mittelwert und, wenn die Anzahl es erlaubt, Standardabweichung,
alle Ergebnisse in einem Plastizitätsdiagramm, damit getrennte Schichten und Ausreißer sichtbar werden; Ausreißer werden geprüft und, wenn Material übrig ist, wiederholt.

Zwei statistische Punkte sind wichtig. IP ist die Differenz zweier Messwerte, ihre relative Unsicherheit ist daher größer als die von wL. Und veröffentlichte Korrelationen, auch regionale, gelten nur für die Böden und den Datenbereich, aus denen sie stammen. Die Wahl eines charakteristischen Werts oder Bemessungswerts ist Ingenieururteil des Geotechnikers im Projekt; unser Bericht liefert ihm den vollständigen Datensatz.

NP-Ergebnisse, Methylenblau und Grenzwerte

Lässt sich die Ausrollgrenze nicht bestimmen oder ist sie gleich oder größer als die Fließgrenze, wird der Boden wie in ASTM D4318-26 als nicht plastisch (NP) angegeben. NP ist ein gültiges Ergebnis und bei sandigem Feinkorn und Brechsand-Feinanteilen häufig.

NP-Feinkorn kann dennoch einen hohen Methylenblauwert ergeben (TS EN 933-9:2022; siehe Gesteinskörnungsprüfung Zypern: Sieblinie, LA). Die Grenzen zeigen, wie sich das Feinkorn als Ganzes mit Wasser verhält, während Methylenblau an der Fraktion 0/2 mm schon auf kleine Mengen Tonminerale anspricht. Ein hoher MB-Wert bei NP-Feinkorn deutet daher auf etwas Ton hin, etwa als Kornüberzug oder Kluftfüllung, und eine frische Probe aus einem anderen Teil der Entnahmestelle lohnt sich.

Grenzwerte für wL oder IP bei Schütt- und Tragschichtmaterial legt die Projektausschreibung fest, nicht die Prüfnorm. Nennen Sie uns die gültige Ausschreibung, und wir berichten dagegen.

Wie wir helfen können

Atterberg-Grenzen, lineares Schwindmaß, Wassergehalt, Korngrößenverteilung und Klassifizierung bestimmen wir in unserem Bodenlabor, an Proben, die Sie bringen oder die wir bei Baugrunderkundung und geotechnischen Bohrungen entnehmen. Für Korngrößenverteilung und Atterberg-Grenzen genügen meist 3–5 kg feinkörniger Boden, bei kiesigem Material 10–15 kg. Senden Sie uns die Ausschreibung über unsere Kontaktseite, und wir stimmen das Programm ab.

Häufig gestellte Fragen

Ist eine hohe Plastizitätszahl ein schlechtes Ergebnis?

Nicht an sich; es kommt auf die Verwendung an. Unter leichten Gebäuden und Bodenplatten sowie in Schüttungen und Tragschichten verlangt hohe Plastizität meist Aufmerksamkeit. Über die Annahme entscheiden Ausschreibung und Projektingenieur.

Warum geben zwei Labore unterschiedliche Fließgrenzen an?

Vergleichen Sie zuerst Verfahren (Fallkegel oder Casagrande) und Probenvorbereitung (natürlich oder getrocknet) in beiden Berichten. Unterschiede der Proben und das Urteil des Prüfers spielen ebenfalls eine Rolle.

Sagt die Plastizitätszahl, wie stark der Boden quellen wird?

Nein. IP, lineares Schwindmaß und Feinkornanteil zeigen das Potenzial an. Das tatsächliche Quellen hängt auch vom Wassergehalt beim Einbau, von der Auflast und den Wasserverhältnissen vor Ort ab und muss gemessen werden, wenn der Ingenieur es benötigt.