Kugelharfe nach DIN 4127
Mit Hilfe der Kugelharfe wird die Fließgrenze von stützenden Suspensionen gemessen und so der Nachweis der Standsicherheit von mit Stützflüssigkeit gefüllten Schlitzen nach EN 1538 i.V.m. DIN 4127 erbracht. Hierzu werden mehrere Glas- und Stahlkugeln mit jeweils unterschiedlichen Durchmessern gleichzeitig in die stützende Suspension getaucht. Bei gegebener Dichte der Suspension ist jeder Kugel einer anderen, kritischen Fließgrenze zugeordnet. Kugeln, deren kritische Fließgrenze kleiner ist als die Fließgrenze der Suspension, treiben auf der Stützflüssigkeit. Kugeln, deren kritische Fließgrenze größer ist als die der Stützflüssigkeit, tauchen ein.
Die Kugeln der Kugelharfe sind in der Reihenfolge ihrer wachsenden und kritisch wirksamen Fließgrenze mit laufenden Nummern 1 bis 10 gekennzeichnet. Die wirksame Fließgrenze der Suspension liegt also zwischen den kritischen Fließgrenzen der Kugel mit der Nummer, die noch schwimmt, und der kritischen Fließgrenze der Kugel mit der nächsthöheren Nummer, die in die Suspension eingetaucht ist.
Die kritisch wirksamen Fließgrenzen aller Kugeln sind normativ in einer Tabelle für Dichten zwischen 1,02 und 1,32 g/cm³ angegeben. Zur Bestimmung der Fließgrenze von Suspensionen mit höherer Dichte, sind schwere Kugelsätze erhältlich.
Die Kugelharfe wird nicht ausschließlich im Schlitzwandbau eingesetzt. Mit Hilfe des Kugelharfengerätes lässt sich ebenso die Tragfähigkeit einer Bohrspülung ermitteln.
Die Bohrspülung reduziert nicht nur die Reibung zwischen dem Bohrgestänge und dem Ringraum, in dem sie einen Schmierfilm erzeugt. Sie stützt auch das umgebende Gebirge. Bei geringer Porengröße, kann die Stützwirkung bereits durch einen relativ dünnen äußeren Filterkuchen erzeugt werden. Bei großporigem Untergrund muss die Spülung in den umgebenden Boden eindringen und die benötigte Stützwirkung mit Hilfe von Stagnation erreicht werden. Die Spülung muss daher den Gegebenheiten entsprechend gemischt und aufbereitet werden. Nur wenn die Spülung in den Poren stagniert, kann der Stützdruck im Ringraum aufgebracht werden. Daher ist die statische Fließgrenze als maßgebliche Richtgröße wichtig. Sie wird mit der Kugelharfe nach Soos (nach DIN 4127) gemessen.
Auf der anderen Seite darf die Fließgrenze der Bohrspülung nicht zu hoch sein, da anderenfalls die Spülungspumpe nicht mehr betrieben werden kann. Da Bohrspülungen eher dünnflüssiger sind als die Stützflüssigkeiten im Schlitzwandbau, wurde in den letzten Jahren ein spezieller leichter Kugelsatz entwickelt, mit dem auch niedrige Fließgrenzen ermittelt werden können.
Hinweis: Im Zuge der Überarbeitung der Normen über den "Nachweis der Standsicherheit von Schlitzwänden" und der "Erd- und Grundbau-Prüfverfahren für Stützflüssigkeiten im Schlitzwandbau" in den Jahren 2013/2014, wurde das zuvor in der DIN 4126 normierte Kugelharfengerät in die DIN 4127 verschoben.
