Ein Hohlraum ist das Raumvolumen in einem Material wie Sand oder Kies, das nicht von Partikeln eingenommen wird. Das Volumen der Hohlräume besteht aus winzigen Lücken zwischen Partikeln des Materials. Die Berechnung des Hohlraumvolumens kann komplex sein und erfordert Hightech-Werkzeuge wie Messlaser.
In anderen Situationen, wie der hier beschriebenen, ist die Leerwertberechnung ziemlich einfach. Sie müssen zunächst das spezifische Gewicht des betreffenden Materials bestimmen. Das spezifische Gewicht ist das Verhältnis der Dichte eines Stoffes zur Dichte von Wasser (letzteres gleich 1 g/ml).
Füllen Sie einen 1.000 ml graduierten Behälter etwa zur Hälfte mit Wasser. Wiegen Sie den Behälter mit einer in Gramm kalibrierten Waage. Notieren Sie das Gewicht und die genaue Wassermenge im Behälter.
Fügen Sie genug Sand hinzu, um den Gesamtfüllstand im Behälter auf etwa 3/4 zu bringen. Wiegen Sie den Behälter erneut und notieren Sie das Gewicht und das Volumen des Materials, das sich jetzt im Behälter befindet.
Ziehen Sie das ursprüngliche Gewicht (nur Wasser) vom Gewicht von Sand plus Wasser ab, um die Gewichtszunahme zu ermitteln. Ziehen Sie die ursprüngliche Wassermenge von der Menge Sand plus Wasser ab, um die Volumenzunahme zu ermitteln.
Teilen Sie die Gewichtszunahme durch die Volumenzunahme, um das spezifische Gewicht des Sandes zu ermitteln. Wenn beispielsweise das Gewicht von Sand plus Wasser 450 g mehr beträgt als das Wasser allein und die Volumenzunahme 180 ml beträgt, haben Sie ein spezifisches Gewicht von 450/180 = 2,5.
Leeren und trocknen Sie den Behälter gründlich. Wiegen Sie den leeren Behälter. Füllen Sie den Behälter bis zur 1.000-ml-Marke mit trockenem Sand. Verwenden Sie ein Lineal, um die Oberfläche des Sandes zu glätten, damit er eben ist, aber komprimieren Sie den Sand nicht.
Wiegen Sie den Sandbehälter und ziehen Sie das Gewicht des leeren Behälters ab, um das Gewicht des Sandes zu ermitteln. Verwenden Sie die Trockendichteformel (Dichte gleich Masse dividiert durch Volumen)
Teilen Sie das Gewicht durch das Volumen (1.000 ml), um die Dichte des Sandes zu ermitteln. Wenn der Sand beispielsweise 1.500 Gramm wiegt, beträgt die Dichte 1,5.
Ziehen Sie die Dichte des Sandes vom spezifischen Gewicht des Sandes ab und dividieren Sie dann das Ergebnis durch das spezifische Gewicht, um den Leerraum (Anteil des leeren Raums im trockenen Sand) zu ermitteln. Bei einer Trockensanddichte von 1,5 und einem spezifischen Gewicht von 2,5 ergibt sich beispielsweise ein Leerraum von
\frac{2,5 – 1,5}{2,5}= 0,4
Multiplizieren Sie den Hohlraum mit dem Volumen des trockenen Sandes, um das Volumen des Hohlraums zu ermitteln. Mit 1.000 ml trockenem Sand und einem Porenvolumen von 0,4 haben Sie ein Porenvolumen von 400 ml.
Unabhängig davon, ob Sie mit Böden oder Gesteinen arbeiten, ist es wichtig, den Hohlraumanteil und den Porositätsunterschied zu verstehen. Der Hohlraumanteil (e) ist das Verhältnis des Hohlraumvolumens (Vv) zum Festkörpervolumen (Vso). Porosität (n) hingegen ist das Verhältnis des Hohlraumvolumens (Vv) zum Gesamtvolumen (V) bzw. Volumen der Hohlräume plus Volumen der Feststoffe (Vv+Vso). Die Formel für den Hohlraumgehalt oder die Formel für den Hohlraumanteil würde wie folgt geschrieben werden:
Die Beziehung von Porenverhältnis und Porosität, mathematisch ausgedrückt, wird zu