Die Bestimmung der Feuchtigkeitscharakteristik (pF-Kurve) ist bei der Untersuchung der Menge des im Boden für Pflanzen und Bäume vorhandenen Wassers essenziell. Je nach gewünschtem Messbereich wird entweder Unterdruck (sog. „Sandkasten“) oder Überdruck (Membranapparat) verwendet.

Zur Bestimmung der Feuchtigkeitscharakteristik mit der Sandkastenmethode werden ungestörte Proben benötigt. Diese Proben werden mit Edelstahl-Stechzylinder genommen. Diese Ringe werden dann mithilfe von Ringhaltern gefüllt.

Im Labor werden die Proben gesättigt und danach in Bezug auf die sich erhöhenden Werte der Feuchtigkeitsspannung ins Gleichgewicht gebracht. Die Feuchtigkeitsspannungen erhält man, indem man eine Reihe von Unter- und Überdrucken erzeugt. Wenn man dann die Probe nach jeder Gleichgewichtseinstellung wiegt, erhält man den Feuchtigkeitsgehalt für jede Feuchtigkeitsspannung.

Zur pF-Bestimmung über den gesamten Bereich von pF 0 bis pF 4,2 wurde ein umfangreiches Set zusammengestellt.

Das Set besteht aus:

• Ein Sandkasten zur pF-Bestimmung 0–2,0 für max. 40 Stechzylinder.

• Einer Sand-/Kaolinbox zur pF-Bestimmung 2,0–2,7 für max. 40 Stechzylinder.

• Einen Membranapparat zur pF-Bestimmung 3,0–4,2 für max. 15 Stechzylinder, einschließlich Kompressor und Zubehör.

• Ein Stechzylinderset (mit konischer Gewindeverbindung) zum Entnehmen ungestörter Proben aus einer Tiefe von bis zu 2 Metern.

• Koffer mit Stechzylinder.

• Bodenprobendosen aus Aluminium zur Trocknung der Bodenproben in einem Trockenofen.

Das Set kann mit Stechzylinder und Ringhaltern mit einem Durchmesser von 53mm und 60 mm geliefert werden.

Das Standardset zur pF-Bestimmung pF 0–2,0 (0–0,1bar) besteht aus dem Sandkasten mit Bedienungsfeld, Absaugnivellierständer, Wasserversorgungsflasche mit Ständer, Filtertuch (140–150μ), einer Reihe von Behältern mit Kunststoffsand, Korngröße ca. 73μ, und verschiedenen Zubehörteilen.

Es können maximal 40 Stechzylinder auf dem Sandkasten platziert werden. Die gemessenen Proben werden mit Stechzylinder genommen. Diese Ringe haben normalerweise einen Inhalt von 100cm³.

Zusätzlich zum Standardset muss ein Stechzylinderset verfügbar sein, sowie Koffer mit Stechzylinder und Aluminium-Bodenprobendosen. Zur pF-Bestimmung sollte das Labor weiterhin mit einer Waage und einem Trockenofen ausgestattet sein. Der Tisch, auf dem sich das Gerät befindet, sollte eben und vibrationsgeschützt sein. Vor der Messung der Feuchtigkeitsspannung müssen die einzelnen Teile montiert werden und der Ablauf muss mit einem Filtertuch versehen werden.

Danach wird der Sandkasten auf geeignete Art und Weise mit Wasser und Kunststoffsand gefüllt (der Sand darf keine Luft- oder Wassereinschlüsse enthalten).

Falls alles gemäß der Bedienungsanleitung ausgeführt wurde, können die gesättigten Proben in den Stechzylinder im Sandkasten platziert und die Feuchtigkeitsspannung der vollständig gesättigten Probe bestimmt werden.

Anschließend wird die Absaugung erhöht. Indem die Probe jedes Mal nach erneuter Einstellung des Gleichgewichts gewogen wird, erhält man den Feuchtigkeitsgehalt, der mit der Feuchtigkeitsspannung zusammenhängt.

Falls der Sandkasten nach jedem Test mit Wasser gefüllt wird, kann er mehrere Jahre lang in Betrieb bleiben. Ein Kupferring verhindert das Wachstum von Algen.

Das Standardset zur pF-Bestimmung pF 2,0–2,7 (0,1–1bar) besteht aus einem Sand-/Kaolinkasten mit Bedienungsfeld, einem elektronischen Steuerungssystem für die Absaugung (Druckbereich 0–600hPa) mit integriertem Bedienungsfeld, Drucksensor und 10-Liter-Tank, Behältern mit Kunststoffsand, einem Behälter mit Kaolinlehm und verschiedenen Zubehörteilen.

Der Sand-/Kaolinkasten ist für maximal 40 Stechzylinder geeignet. Die pF-Bestimmungen werden anhand von Proben in den Stechzylinder durchgeführt.

Diese Ringe haben im Allgemeinen einen Inhalt von 100cm³. Zusätzlich zum Standardset muss ein Stechzylinderset verfügbar sein, sowie Koffer mit Stechzylinder und Aluminium Bodenprobendosen.

Eine Waage und ein Trockenofen sind Teil der Mindestausstattung.

Der Tisch, auf dem sich das Gerät befindet, sollte eben und vibrationgeschützt sein. Vor der pF-Messung müssen die einzelnen Teile montiert werden und der Ablauf muss mit einem Filtertuch versehen werden. Danach wird der Sand-/Kaolinkasten auf geeignete Weise mit Wasser, Kunststoffsand und Kaolinlehm gefüllt (die Sand-/Lehmfüllung darf keine Luft- oder Wassereinschlüsse enthalten). Überschüssiges Dränwasser wird mit dem automatischen Vakuumregelsystem entfernt. Die unterschiedliche Saugspannung bei den Proben wird mit der Vakuumpumpe erzeugt. Zur Bestimmung des vollständigen pF-Bereichs (0 - 2,7)

können der Sand- und Sand-/Kaolinkasten nebeneinander in einer einzigen Anordnung eingesetzt werden.

Falls der Sandkasten nach jedem Test mit Wasser gefüllt wird, dann kann er mehrere Jahre lang in Betrieb bleiben. Ein Kupferring verhindert das Wachstum von Algen.

Im Falle der Membranpresse für die pF-Bestimmung von Proben im Bereich pF 3,0–4,2 (1,0–15,5bar) werden keine in Stechzylinder gestochene Proben verwendet.

Stattdessen wird die halbgestörte Probe vor der Messung im Labor gesättigt und in einen Kunststoffring gesetzt.

Das vollständige Set besteht aus einer Membranpresse, geeignet für maximal 15 Proben, einem 20-bar-Kompressor einschließlich Reduzierventil und Manometer, einem Luftfilter, Cellophanmembran, Filtertuch, Bodenprobenringen aus Kunststoff und verschiedenen Zubehörteilen.

Zur pF-Bestimmung sollte das Labor mindestens mit einer Waage, einem Trockenofen und Bodenprobendosen aus Aluminium mit Deckeln ausgestattet sein.

Nach der Sättigung der Probe wird ein Teil davon in einem Haltering aus Kunststoff platziert und weiterverarbeitet. Nach dem Schließen der Membranpresse wird darin mit dem Kompressor ein Überdruck erzeugt. Nach Erreichen des Gleichgewichts werden die Proben entfernt, gewogen, getrocknet und erneut gewogen.

Um eine größere Reihe von Proben zu messen, kann eine zweite Membranpresse an die erste angeschlossen werden.

Die Ausstattung eignet sich zur Bestimmung der pFKurve im Bereich pF 2,0-4,2 (0,1-15bar Saugspannung).

Weiterhin eignen sich die Sets zur Kalibrierung von Bodenfeuchtigkeitsblöcken oder anderen Messgeräten für die Bodenfeuchtigkeit. Das Standardset enthält u.a.: zwei Drucktöpfe mit Keramikplatten (0,1MPa, 0,3MPa und 1,5MPa, bzw. 1, 3 und 15bar) und Zubehörteile, Bodenprobenringe, ein Druckkontrollfeld und einen Kompressor. Mehrere Keramikplatten mit Bodenproben können gleichzeitig im Drucktopf platziert werden. Das Druckkontrollfeld ist standardmäßig mit zwei Manometern 0-2MPa und 0-0,4MPa (bzw. 0-20bar und 0-4bar) ausgestattet. Der mitgelieferte Kompressor (220V 50 Hz) eignet sich speziell für diesen Verwendungszweck: maximaler Druck 2,0MPa (20bar), eingebaute Sicherheitsvorkehrungen, vollständig abgeschirmt und leise.

Die Bodenfeuchtigkeit wird den Bodenproben durch das Erhöhen des Luftdrucks in einem Drucktopf entnommen. Eine poröse Keramikplatte dient als hydraulische Verbindung, über die das Wasser vom Boden in den Außenbereich des Drucktopfs gelangen kann. Die Hochdruckluft strömt nicht durch die Poren in die Platte, da diese mit Wasser gefüllt sind. Je kleiner die Porengröße, umso höher kann der Druck sein, bevor die Luft durchströmt. Bei einem Durchgang strömt die Bodenfeuchtigkeit bei jedem eingestellten Druck um alle Bodenpartikel und durch die Keramikplatte und das Ausflussrohr hinaus. Das Gleichgewicht stellt sich ein, wenn der Wasserstrom aus den Ausflussrohren versiegt. Am Gleichgewichtspunkt besteht eine genaue Beziehung zwischen dem Luftdruck im Drucktopf und der Feuchtigkeitsspannung in den Proben (und damit auch mit dem Feuchtegehalt). Die Genauigkeit der Gleichgewichtswerte liegt nicht über der der Druckluftversorgung. Daher verfügt das Druckkontrollfeld über unabhängige doppelte Regler.