Thermisches Berechnungsmodell zur Reichweitenermittlung von DSV-Säulen

15.11.2004 - 14.12.2010
Forschungsförderungsprojekt
Um Schadensfälle frühzeitig erkennen/vermeiden zu können, ist eine Qualitätssicherung jener Körper aus verbessertem Boden, die mit dem Düsenstrahlverfahren (DSV) erzeugt wurden, in Bezug auf deren Abmessungen und Materialeigenschaften von zentraler Bedeutung. Üblicherweise erfolgt die Bestimmung der erreichbaren Abmessungen mittels Probesäulen, welche nach ihrer Herstellung im oberen Bereich freigegraben werden. Dies ist mit einem Zeitverzug von mindestens 4-5 Tagen auf der Baustelle verbunden und ermöglicht nur eine Beurteilung der Bodenverbesserungsarbeiten in den oberen Bodenschichten. Im Rahmen dieses Forschungsprojektes soll eine Methode zur Qualitätskontrolle von Bodenverbesserungsarbeiten mit dem DSV entwickelt werden. Basierend auf ersten Erkenntnissen aus auf Baustellen durchgeführten Vorversuchen wurde eine direkte Korrelation zwischen den Eigenschaften der mit dem DSV hergestellten Körper und der Temperaturentwicklung im hydrierenden DSV-Körper festgestellt. Durch die Ausnützung der thermochemischen Kopplung in hydrierenden zementhaltigen Baustoffen soll die zu entwickelnde numerische Methode die Bestimmung der Abmessungen des DSV-Körpers und der Materialeigenschaften des verbesserten Bodens ermöglichen. Hierbei hängt die Qualität der erhaltenen Ergebnisse im großen Ausmaß von den chemischen/thermischen Eigenschaften der Materialien (DSV-Körper und umliegender Boden) ab. Die Abschätzung dieser Eigenschaften mittels eines mikromechanischen Modells entspricht dem ersten Teil des Projekts. Im zweiten Teil soll dieses Modell, das sowohl für den Boden als auch für den verbesserten Boden (DSV-Mörtel) eingesetzt wird, anhand von thermischen Laborversuchen validiert werden. Auf der Basis des validierten mikromechanischen Modells können die thermischen Eigenschaften ermittelt und in der numerischen Simulation des thermochemischen Prozesses im hydrierenden DSV-Körper im Rahmen der Validierung der Methode auf der Baustelle im dritten Teil des Projekts eingesetzt werden. Zusätzlich zur somit möglichen Bestimmung der Abmessungen des DSV-Körpers und des Zementgehalts unter Verwendung der vor Ort gemessenen Temperaturentwicklung gibt der berechnete Hydratationsgrad im DSV-Körper Auskunft über die aktuellen Materialeigenschaften des DSV-Mörtels. Die zu entwickelnde Methode soll bereits nach 1-2 Tagen durch die Simulation des Hydratationsprozesses Ergebnisse für mehrere Säulen in jeder beliebigen Tiefe liefern. Weiters soll auf der Basis des ermittelten Hydratationsfortschrittes im DSV-Körper eine Optimierung des Bauablaufes ermöglicht werden.

Personen

Projektleiter_in

Projektmitarbeiter_innen

Institut

Auftrag/Kooperation

  • Porr Technobau und Umwelt AG, Abteilung Grundbau

Förderungsmittel

  • Österreichische Forschungsförderungsgesellschaft mbH (FFG)

Forschungsschwerpunkte

  • Computational Science and Engineering
  • Materials and Matter

Schlagwörter

DeutschEnglisch
Bodenverbesserungsoil improvement
Düsenstrahlverfahrenjet-grouting
Hydratationhydration
thermochamische Kopplungthermochemical coupling
Mikromechanikmicromechanics