Ein Penetrometer ist ein Gerät zur Messung der Bodenverdichtung. Gelegentlich wird das Gerät auch zur Dichtemessung anderer Materialien, wie z. B. Pharmazeutika und Lebensmittel, eingesetzt. Es gibt eine Reihe von Penetrometern in verschiedenen Stilen und Größen für den Einsatz in verschiedenen Umgebungen, einschließlich Bauingenieurwesen, Landwirtschaft, Geologie und wissenschaftlicher Erkundung.
Bei der Bodenuntersuchung verwenden Einzelpersonen normalerweise Konus-Penetrometer, die aus einem Stahlkonus bestehen, der an einer langen Welle mit einem Manometer oder einer Wasserwaage oben befestigt ist. Je nachdem, ob das Penetrometer statisch oder dynamisch ist, kann der Konus mit konstanter Geschwindigkeit in den Boden eingedrückt oder eingeschlagen werden. Dynamische Penetrometer werden mit Hammerschlägen versenkt und werden häufig im Tiefbau eingesetzt, während statische Penetrometer, die mit konstanter Geschwindigkeit versenkt werden, in der Landwirtschaft verwendet werden. Abgestufte Markierungen auf dem Penetrometerschaft zeigen die Tiefe an. Das Penetrometer misst die Bodenverdichtung in Pfund pro Quadratzoll (psi) oder Kilopascal (kPa).
Die Bodenverdichtung ist ein wichtiges Thema in der Landwirtschaft, da sie direkt beeinflusst, wie gut Pflanzen wachsen können. Das Konus-Penetrometer wurde entwickelt, um den Grad der Untergrundverdichtung zu bestimmen. Ein hoher Verdichtungsgrad beeinträchtigt die Fähigkeit der Pflanzenwurzeln, sich in den Boden zu erstrecken. Ein Widerstandswert von über 300 psi (ca. 2065 kPa) verhindert das Durchdringen von Wurzeln. Wenn das Penetrometer also diesen Druck feststellt, kann ein tiefer Bodenbearbeitungsprozess erforderlich sein, der als Unterbodenbearbeitung bekannt ist, um das Pflanzenwachstum zu steigern.
Das Bauingenieurwesen stützt sich auf die Bodenkunde, um eine funktionale Infrastruktur zu schaffen. Verdichteter Boden ist erforderlich, um Gebäude und Straßen zu tragen. Auch stark verdichteter Boden kann ein Problem darstellen, da er dazu neigt, Regen nicht aufzunehmen und zu übermäßiger Erosion und Abfluss führen kann. Mit anderen Worten, der Grundwasserfluss wird manchmal durch Bodenverdichtung reduziert. Bauingenieure setzen in diesen Szenarien Penetrometer ein, um die Bodenverdichtung zu bestimmen, damit ein entsprechendes Vorgehen verfolgt werden kann.
Taschen-Penetrometer sind viel kleiner als Konus-Penetrometer und können in einer Hand gehalten werden. Diese federbelasteten Geräte werden verwendet, um die Verdichtung von Boden, Beton oder anderen Materialien zu testen. Sie werden am häufigsten in Industrieumgebungen, Labors und Hinterhofgärten eingesetzt. Andere kleine Labor-Penetrometer werden auf Stativen montiert und dienen der Präzisionsprüfung der Festigkeit von frischem Obst, pharmazeutischen Produkten und allen Produkten, bei denen eine bestimmte Dichte erforderlich ist.
Penetrometer sind sowohl in der Wissenschaft als auch in der Industrie weit verbreitet. Die Raumsonde Huygens, die 2005 auf dem Saturnmond Titan landete, war mit einem Penetrometer ausgestattet, um die Konsistenz und Zusammensetzung des Titanbodens zu messen. Tiefseeexpeditionen haben auch Penetrometer verwendet, um Daten von Sedimenten auf dem Meeresboden zu sammeln.