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Verfugen im Bauingenieurwesen

Einführung

Unter Injektion im Tiefbau versteht man das Einspritzen von pumpbaren Materialien in einen Boden oder eine Gesteinsformation, um seine physikalischen Eigenschaften zu verändern. Dies ist eine der Möglichkeiten, wie Grundwasser während Tiefbauarbeiten kontrolliert werden kann. Fugenmörtel eignet sich dort, wo die Durchlässigkeit des Bodens einen hohen Pumpbedarf darstellt oder wenn die Bodenbedingungen bedeuten, dass das Bohren von Bohrungen wirtschaftlich ineffizient sein kann.

Fugenmörtel kann auch zur Bildung von Pfahlgründungen, Bodenankern, Unterströmen, Unterbauen, Straßenbau, Dammbau usw. verwendet werden.

Je nach Boden- oder Gesteinsart, der zu verfugenden Fläche usw. können unterschiedliche Materialien zum Verfugen verwendet werden. Der grundlegende Prozess ist jedoch derselbe: Der Boden oder das Gestein wird mit flüssigem Mörtel eingespritzt, der die Durchlässigkeit des Materials festsetzt und reduziert.

Das Verfugen ist relativ kostspielig und daher muss die Verschwendung kontrolliert werden. Dies wird durch die Verwendung von Additiven erreicht, die die Gelierungseigenschaften des Mörtels verbessern und dessen Ausbreitung im Boden begrenzen.

Injektionsmethoden

Typischerweise wird Vergussmasse durchgeführt, indem Rohre oder Bohrlöcher in den Boden gerammt werden und dann die Fugenlösung mit hohem Druck durch die eingesetzten Rohre gepumpt wird.

Das Ausmaß der für einen bestimmten Bereich erforderlichen Fugenmasse wird durch Untersuchung der Bodenzustände und Berechnung eines Bohrmusters bestimmt. Dies berücksichtigt die Größe, den Abstand und die Tiefe der erforderlichen Löcher. Die Art der Vergussmasse und die besonderen Bodenbedingungen beeinflussen den Abstand der Löcher.

Die Standortbedingungen beeinflussen die Werkzeuge, die für den Bohrvorgang verwendet werden. Am häufigsten werden jedoch pneumatische Werkzeuge, Diamantbohrer oder Waschbohren verwendet. Schwemmlandböden neigen zum Einsturz, so dass Löcher normalerweise verkleidet sind.

Der Druck der Mörtelinjektion hängt von den Bodenbedingungen ab. In-situ-Tests können vor der Bestimmung des korrekten Drucks durchgeführt werden. Die Drücke liegen normalerweise zwischen 1 N / mm2 für Sand und 7 N / mm2 für Gestein.

Vergussmaterialien

Es gibt verschiedene Arten von Material für das Verfugen:

Zementinjektion

Zement (oder Zementmörtel) wird zum Vergießen von Materialien mit hoher Permeabilität verwendet. Reiner Zement und Wasser oder eine Mischung aus Sand (4 Teile) und Zement (1 Teil) ist die übliche Zusammensetzung.

Löcher werden in einem Radius um den auszubagenden Bereich gebohrt, bevor ein dünner Mörtel eingespritzt wird, dessen Viskosität dann durch Verringern des Wasser-Zement-Verhältnisses erhöht wird. Bei Bedarf werden Sekundärbohrungen zwischen den Primärbohrungen gebohrt, um die vollständige Injektion des Bereichs sicherzustellen.

Bentonitinjektion

Bentonit wird aus Ton hergestellt, der thixotrope Eigenschaften hat, was bedeutet, dass er ein sehr wasserbeständiges Gel bildet, das, wenn es mit Additiven gemischt wird, eine dauerhafte Barriere für den Wasserfluss bilden kann. Dies wird verwendet, wenn Bodenteilchen für die Zementinjektion zu klein sind, meistens, um das Durchsickern in alluvialen Böden unter den Fundamenten von Dämmen oder anderen wassergebundenen Strukturen zu verhindern.

Chemische Verfugung

Chemische Injektionen werden in Böden mittlerer bis grober Körnung eingesetzt. Materialien wie Natriumsilicat und Calciumchlorid werden in flüssiger Form miteinander vermischt und zu einem Gel verfestigt. Es gibt zwei Hauptprozesse:

  • Zwei-Schuss-Vorgang: Rohre werden in den Boden getrieben. Eine Chemikalie wird injiziert, gefolgt von einer anderen, was bedeutet, dass die Reaktion und die Bodenverfestigung schnell sind.
  • "One-Shot" -Prozess: Hierbei wird vor der Injektion chemisch gemischt, wobei die Aushärtung durch die Zusammensetzung verzögert wird. Dies ermöglicht einen größeren Bohrlochabstand.

Chemische Injektionen haben den Vorteil, dass sie einen wirtschaftlichen Abstand von Bohrlöchern ermöglichen, ein größeres Eindringen der Vergussmasse ermöglichen und eine größere Flexibilität in Bezug auf die Dauer der Vergussmasse bieten.

Harzinjektion

Im Gegensatz zu chemischen Mörteln haben Harzmörtel eine sehr niedrige Viskosität, die in feinen Sand eindringen kann. Die Art des verwendeten Harzes hängt vom chemischen Gehalt des örtlichen Wasserspiegels ab und kann zu unterschiedlichen Einstellungszeiten führen. Häufige Typen sind:

  • Tannin-basierte Fugenmassen
  • Phenolformaldehyd.
  • Resorcinolformaldehyd.

Bituminöse Verfugung

Die Bitumenemulsion kann als geeignetes Injektionsmaterial dienen, das als undurchlässige Barriere gegen feines Sand injiziert werden kann. Die Bodenfestigkeit wird nicht erhöht, aber Trennwände unter Dämmen und anderen wassergebundenen Strukturen können effektiv gebildet werden.

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