Jahresbericht 2016 G² Gruppe Geotechnik
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8 Unsere Forschungsthemen<br />
Projektdaten:<br />
Förderkennzeichen: 03FH025I3<br />
Förderprogramm:<br />
Forschung an Fachhochschulen<br />
Laufzeit: 09/2013 – 08/2017<br />
Projektbearbeiter:<br />
Dr. Friedemann Sandig,<br />
Holger Pankrath, Jan Zimmer<br />
Weiche Bodenmischsäulen –<br />
unser FuE-Projekt lisoCOL<br />
Seit 2013 werden durch uns weiche Bodenmischsäulen<br />
zur ressourcenschonenden Setzungsreduzierung in Baufeldern<br />
mit hohem Verformungspotential untersucht.<br />
Grundprinzip des wissenschaftlich-technischen und wirtschaftlichen<br />
Forschungsansatzes ist dabei die Wiederverwendung<br />
von vor Ort anstehenden Bodenmassen<br />
schlechter Qualität und deren qualifizierte Umwandlung<br />
zu einem hochwertigen Erdbaustoff unter Anreicherung<br />
mit Wasser, Bindemitteln und Tonmineralen. Gemeinsam<br />
mit dem Forschungspartner BAUER Spezialtiefbau GmbH<br />
sollen alle wichtigen Baustoffkennwerte und Prüfmethoden<br />
festgelegt und ein technisches und wirtschaftliches<br />
Grundkonzept dieser neuartigen Baugrundverbesserung<br />
erarbeitet werden.<br />
Wissenschaftliche Schwerpunkte in <strong>2016</strong> waren die Eingrenzung<br />
der Materialparameter zur Absicherung eines<br />
optimalen Verbundes und wirksamer Interaktion<br />
mit dem Baugrund. Das neue Säulenmaterial<br />
wurde rheologisch und mechanisch auf<br />
eine wirtschaftliche Rezeptur, einen fließfähigen<br />
Konsistenzbereich, eine optimale<br />
Pumpbarkeit, eine moderate Frühfestigkeit<br />
von max. 2 N/mm² und eine Endsteifigkeit<br />
von max. 30 MN/m² festgelegt. Daneben lieferten<br />
Elementversuche im Triaxialstand weitere<br />
Aussagen zum Verhalten einzelner Säulenelemente<br />
in einer simulierten Einbautiefe.<br />
Durch die Mitarbeit der <strong>G²</strong> <strong>Gruppe</strong> <strong>Geotechnik</strong><br />
im DGGT-Arbeitskreis 2.8 »Empfehlungen und Hinweisen<br />
für die Herstellung, Bemessung und Qualitätssicherung<br />
von Stabilisierungssäulen« wurden Steifigkeitsverhältnisse<br />
zwischen Boden und Säule präzisiert. Hauptziel<br />
der weichen Bodenmischsäulen ist eine Setzungsreduktion,<br />
eine Tragfähigkeitserhöhung wird nur sekundär<br />
angestrebt. Die Arbeiten konzentrieren sich auf aufstehende<br />
weiche Säulen mit Durchmessern von ca. 30 bis<br />
60cm und wenigen Metern Länge. Die Besonderheit liegt<br />
dabei in dem flexiblen Tragverhalten, welche diese Stabilisierungssäulen<br />
gegenüber herkömmlichen, oft starr<br />
wirkenden pfahlartigen Bauteilen aus Mörtel oder Beton<br />
aufweisen. Simuliert, hergestellt und geprüft wurden im<br />
Sommer <strong>2016</strong> erstmals im Freiversuch Säulen mit unterschiedlichen<br />
Durchmessern und Materialzusammen -<br />
setzungen. Eine erste Auswertung der statischen Prüfversuche<br />
belegt eine Setzungsreduktion von bis zu 37%<br />
gegenüber dem unverbesserten Baugrund. Als technologisches<br />
Einbaukonzept wurden gemeinsam mit dem<br />
Projektpartner verdrängende und nicht verdrängende<br />
Verfahren unter Verwendung einer ex-situ-Mischanlage<br />
(stationär oder mobil) in unterschiedlichen Baustellensituationen<br />
untersucht und herkömmlichen technologischen<br />
Verfahren gegenübergestellt. In diesem Variantenvergleich<br />
konnte belegt werden, dass durch die neue<br />
Methode praxisrelevante Gesamtkosten je Säulenmeter<br />
und zusätzliche Kosteneinsparungen durch Wegfall des<br />
Abtransportes von nicht nutzbaren Bodenmassen<br />
erwartet werden können.<br />
Bis Sommer 2017 werden sich unsere Untersuchungen<br />
auf unterschiedliche Nachweise zum Tragverhalten und<br />
Wirkungsgrad der neuen weichen Bodenmischsäulen<br />
konzentrieren. Es werden dann u. a. optische Verformungsmessungen<br />
im Halbmodell, numerische Berechnungen<br />
und skalierte Belastungsversuche in den Versuchsstätten<br />
der HTWK Leipzig im Vordergrund stehen.<br />
Das Projekt wird mit umfangreichen Feldprüfungen im<br />
Herbst 2017 abgeschlossen.<br />
Unser erstes Probefeld mit Stabilisierungssäulen<br />
Laborversuche zum Säulenmaterial
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