Abrasivität von Lockergestein – ergänzende Parameterstudien mit dem Wiener Abrasimeter

Abstract

Die vorliegende Masterarbeit untersucht die Abrasivität von Lockergesteinen mithilfe des Wiener Abrasimeters. Ziel ist es, bestehende Erkenntnisse zur Quantifizierung der Abrasivität zu erweitern und das bestehende Klassifizierungsschema durch ergänzende Untersuchungen zu validieren bzw. weiterzuentwickeln. Im Zuge der Versuche werden Innschotterproben aus dem Kieswerk Fritzens und Kantkornproben aus einem Steinbruch in Niederösterreich untersucht. Die Untersuchungen gliedern sich dabei in vier Blöcke. Block A beschäftigt sich mit der Reproduzierbarkeit der Versuchsergebnisse von Innschotter und Kantkorn. Hierfür werden jeweils trockene und nasse Versuche zur Beantwortung der Forschungsfrage durchgeführt. In diesem Block wird auch der Einfluss von Bentonit auf die Abrasivität untersucht. Block B widmet sich dann der Untersuchung von sandreichen grobkörnigen Bodenproben, da diese bis dato für das Wiener Abrasimeter nicht empfohlen werden. Block C untersucht den Einfluss des gewählten Passstücks auf die Ergebnisse, wobei wiederum trockene und nasse Versuche durchgeführt werden. Der letzte Block, Block D, untersucht schließlich die Kornverfeinerung von Bodenproben im Wiener Abrasimeter. Im Zuge dessen wird versucht ein Klassifikationsschema zur Kornverfeinerung zu erstellen, sodass dieses zukünftig in der Praxis angewendet werden kann. Die Versuche konnten zeigen, dass die Reproduzierbarkeit je nach untersuchtem Material stark variieren kann. Außerdem wurde ein positiver Effekt von Bentonit auf die Abrasivität von Lockergestein verzeichnet, da es die Abrasivität senkt. Auch konnte festgestellt werden, dass sandige Materialien durchaus im Wiener Abrasimeter untersucht werden können und dabei reproduzierbare Ergebnisse liefern. Auch konnte festgestellt werden, dass dabei ein Wassergehalt von 10% die höchste Abrasivität erzeugt. Bei den Untersuchungen zum Passstück zeigten sich unterschiedliche Einflüsse auf den Wiener Abrasivitätsindex (AIW), je nachdem welche Korngrößenverteilung untersucht wurde. Die Untersuchung der Kornverfeinerung sämtlicher am Grundbaulabor der Technischen Universität durchgeführten Wiener Abrasimeter-Versuche führte zu einem ersten Entwurf eines Klassifikationsschemas für die Kornverfeinerung. Dies bietet zukünftig die Möglichkeit diese bewerten zu können. Am Ende der Arbeit werden außerdem wichtige Fragestellungen für zukünftige Untersuchungen präsentiert.

This master’s thesis investigates the abrasiveness of soil materials using the Wiener Abrasimeter. The goal is to expand existing knowledge on the quantification of abrasiveness and to validate and further develop the existing classification scheme through supplementary investigations. As part of the experiments, samples of Inn-gravel from the gravel quarry Fritzens and angular gravel from a quarry in Lower Austria are examined. The investigations are divided into four sections. Section A addresses the reproducibility of the test results for Inn gravel and angular gravel. To this end, both dry and wet tests are conducted to answer the research question. This block also examines the influence of bentonite on abrasivity. Block B is then dedicated to the investigation of sand-rich, coarse-grained soil samples, as these have not been recommended for the Wiener Abrasimeter to date. Block C examines the influence of the selected shaft fitting on the results, again conducting both dry and wet tests. Finally, the last section, Section D, examines the grain size refinement of soil samples in the Wiener Abrasimeter. As part of this, an attempt is made to develop a classification scheme for grain size refinement so that it can be applied in practice in the future. The experiments demonstrated that reproducibility can vary significantly depending on the material being tested. In addition, bentonite was found to have a positive effect on the abrasiveness of soil, as it reduced its abrasiveness. It was also determined that sandy materials can indeed be tested in the Wiener Abrasimeter and yield consistent results. It was also determined that a moisture content of 10% produces the highest abrasiveness. In the tests on the shaft fitting, different influences on the Wiener Abrasivity Index (AIW) were observed, depending on which grain size distribution was examined. The analysis of grain refinement in all Wiener Abrasimeter tests conducted at the Geotechnical Engineering Laboratory of the TU Wien led to an initial draft of a classification scheme for grain refinement. This will make it possible to evaluate grain refinement in the future. At the end of the thesis, important research questions for future studies are also presented.