Grundsatzversuche zur Qualitätssicherung von zementgebundenen Injektionsmaterialien

Abstract

Die richtige Wahl der Materialien entscheidet bei Niederdruckinjektionen maßgebend über den Erfolg eines Projektes. Daher kommt der Eignungs- und Qualitätsprüfung von Injektionsmaterialien große Bedeutung zu. Die bestehenden nationalen und internationalen Normen beinhalten zwar grundlegende Empfehlungen zur Qualitätssicherung, die angegebenen Prüfmethoden sind jedoch größtenteils vom Betonbau abgeleitet und für die hohen Anforderungen der Injektionstechnik nicht bzw. nur bedingt geeignet. Somit fehlt es in der Praxis an einheitlichen und praxisorientierten Vorgaben für die Prüfung von Injektionsmaterialien. Der Arbeit ging eine Recherche der am Markt befindlichen Materialien voraus. Es galt, einen Überblick über das zurzeit vorhandene Normenwesen und deren Prüfverfahren, sowohl für die Materialien selbst, als auch für den injizierten Boden zu erstellen. Den Hauptteil der Arbeit stellen Grundsatzversuche an zementgebundenen Bindemitteln für Injektionsmaßnahmen dar. Zu diesem Zweck wurde eine Auswahl von 12 Bindemitteln (Normalzemente, Injektions- und Feinstbindemittel) mit jeweils unterschiedlichen W/B-Werten untersucht. Es wurden die Fließeigenschaften durch Ein-Punkt-Versuche mit Hilfe der Kugelharfe und dem Marshtrichter durchgeführt. In weiterer Folge wurden die Suspensionen mit einem Rotationsviskosimeter auf deren Viskosität und Fließgrenze untersucht.<br />Zusätzlich dazu wurden von allen Bindemitteln die Suspensionsdichte, das Wasserabsetzmaß und die einaxiale Druckfestigkeit bestimmt. Die zeitliche Festigkeitsentwicklung wurde mittels einer Laborflügelsonde untersucht, wobei hier vor allem der Erstarrungsbeginn und das Erstarrungsende genauer betrachtet wurden. Um einen Vergleich zwischen Labor- und Baustellenbedingungen zu erhalten, wurden auch Baustellenversuche durchgeführt. Durch die Vielzahl an Versuchen konnten zahlreiche Erkenntnisse gewonnen werden, wodurch konkrete Empfehlungen für eine repräsentative Prüfung zementbasierter Injektionsmittel abgeleitet werden konnten.

An important aspect of a successfully applied low pressure injection is the right choice of materials. Therefore the suitability and quality test of grouting materials is of major importance. The current national and international standards contain only basic guidelines for quality assurance. However, these test methods are mainly based on concrete engineering and therefore not appropriate for the high requirements of grouting technology. As a result, there is a lack of uniform and practically oriented standard for the test of grouting materials in the field. First, a market analysis of current grouting materials was done. Giving an overview of current standards and their testing methods as well as for the materials themselves and grouted soils was one of the main objectives of this thesis. The main part of the thesis is based on principle experiments of cement based grouts. For this purposes a choice of 12 cements (standard, grouting and microfine cements), each with two different water-cement-ratios, was investigated. The flow attributes of grouts were first detected with the Marsh cone and the ball harp. The viscosity and the flow limit of all suspensions were examined with a rotational Viscometer. Additionally, densities of the suspension, bleeding and unconfined compressive strength were defined. The development of the strength was evaluated with a vane shear test with special focus on the setting time. Receiving a comparison between laboratory and on-site condition additional site investigations were made. Consequently, the thesis enables specific references for representative testing methods related to cement based grouts.