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2009/2010 erfolgten grossmassstäbliche Injektionsversuche mit Injektionsharzen der Firma URETEK am Gelände der Austrian Institute of Technology GmbH, kurz AIT. Ziel der Versuche war, die Wirksamkeit von Injektionsmitteln der Firma URETEK mit Hilfe von konventionellen geotechnischen Untersuchungsmethoden nachzuweisen. Der gewählte Untersuchungsumfang umfasste Sondierungen mit der leichten Rammsonde DPL, Messungen der Dichte und des Wassergehaltes mittels Isotopensonde, Bestimmung des dynamischen Verformungsmoduls mit der dynamischen Lastplatte sowie Durchführung von Belastungsversuchen mit kreisförmiger Lastplatte (DN 600 mm).
Belastungszylinder und Lastplatte mit Messuhren
Die Untersuchungen erfolgten an drei unterschiedlichen natürlichen Böden ohne Injektion (Nullboden) und mit Injektion. Aus dem Vergleich der gewonnenen Ergebnisse mit und ohne Injektion soll die Wirksamkeit bzw. bodenverbessernde Wirkung des Injektionsmittels dargestellt werden. Alle Versuche wurden unter klar definierten und reproduzierbaren Bedingungen (Einbaudichte, Wassergehalt, Verdichtungsgrad) durchgeführt, sodass eine Vergleichbarkeit der Ergebnisse gewährleistet ist. Als natürliches Bodenmaterial wurden dabei ein nichtbindiger, rolliger Boden (Leithaschotter) und zwei bindige Böden (Tegel und Löss) verwendet. Die Injektionsversuche erfolgten in drei zylindrischen Betonbehältern (Brunnenringen), die mit natürlichem Boden gefüllt waren.
In jeden Behälter wurde ein Materialvolumen von ca. 2.40 m3 eingefüllt; die einzelnen Böden wurden für jeden Injektionsversuch als auch für den Nullversuch unter annähernd gleichen Bedingungen (Einbaudichte und Wassergehalt) eingebaut. Im Zuge der Belastungsversuche wurde abwechselnd an jedem Behälter ein Belastungswiderlager, bestehend aus zwei Stahlträgern, die mit Stabstählen miteinander verschraubt wurden, aufgebaut. Die Belastung des eingebauten Bodens erfolgte über eine Lastplatte von 60 cm Durchmesser mit zugehörigem hydraulischem Druckzylinder und einer Handpresse. Die Registrierung der Plattensetzungen unter der Belastung erfolgte durch vier Wegmessuhren.
Aus den Ergebnissen der Belastungsversuche ist deutlich eine positive Wirkung des expandierten und ausgehärteten Injektionsmittels Geoplus® auf das Verformungsverhalten sowie die Tragfähigkeit der untersuchten Bodenarten feststellbar.
Bei dem untersuchten nichtbindigen, rolligen Boden (Leithaschotter) konnten durch die Injektion die Setzungen aufgrund der simulierten Fundamentbelastung deutlich verringert werden. Die Last-Setzungskurve ist deutlich flacher geneigt. Die Entlastungsschleife zeigt einen annähernd waagrechten Verlauf, es handelt sich daher um plastische Verformungen. Ein elastisches Zusammendrücken und Entspannen des expandierten Harzes ist daher nicht gegeben. Der freigelegte Injektionsbereich zeigt ein vollständiges Durchdringen der Hohlräume mit Injektionsmittel, was zur Bildung einer konglomeratartigen Bodenstruktur führte. Die Ausbreitung des Harzes war sehr grossflächig und gleichmässig.
Bindiger Boden – Löss:
Belastungsprobe
Last-Verschiebungs-Kurve – Löss
Bei den untersuchten bindigen Böden (Tegel, Löss) konnten durch die Injektion ebenfalls die Setzungen aufgrund der Versuchsbelastung sehr deutlich reduziert werden. Darüber hinaus wird jedoch auch die Tragfähigkeit deutlich verbessert. Sehr deutlich erkennbar ist dies bei Betrachtung der Last-Setzungslinien des Tegels. Der nicht injizierte Tegel erreicht seine Grenztragfähigkeit bereits bei etwa 200 kN/m2 , der mit Geoplus® injizierte Boden hingegen kann bis zum Maximum von 400 kN/m2 belastet werden. Das Harz bildete im Tegel ein Netz feiner Lamellen aus, durch diese Lamellenstruktur kommt es einerseits zu einer lokalen Verdichtung des Bodens im Nahbereich der Lamellen und andererseits zu einer Armierung des Bodens aufgrund der Lammelenstruktur.
Auswertung der Sondierung mit leichtem Penetrometer im Löss
Der untersuchte Lössboden stellte aufgrund der sehr lockeren Lagerung einen Sonderfall dar. Beim nicht injizierten Boden ist bereits bei den ersten Laststufen die Grenztragfähigkeit erreicht. Mit Injektion kann jedoch eine Belastung bis 100 kN/m2 bei noch vertretbaren Setzungen aufgebracht werden, was eine deutliche Erhöhung der Tragfähigkeit bei gleichzeitiger starker Reduktion der auftretenden Setzungen bedeutet.
Da keine Kosten für aufwändige Baustelleninstallationen anfallen und die Sanierung der betroffenen Bodenvolumen schnell erfolgt, sind die Kosten im Gegensatz zu herkömmlichen Technologien sehr konkurrenzfähig.
Aufgrund der schnellen Expansionskraft kann sich das Kunstharz nicht weit über den Injektionspunkt ausdehnen, wodurch Materialverbrauch und damit verbundene Kosten begrenzt werden.
Die URETEK-Technologie braucht keine sperrigen Geräte, denn die Baustelleneinrichtung befindet sich auf dem Lastwagen.
Sofortige Wirkung
Im Vergleich zu Betonmischungen erfolgt die Aushärtung des injizierten Materials in sehr kurzer Zeit. Das Harz erreicht sehr schnell seine endgültigen mechanischen Eigenschaften und der behandelte Bereich ist bereits nach den Arbeiten benutzbar.
Dank der präzisen Erfassung der Messresultate kann die Wirksamkeit sofort überprüft werden. Außerdem können vor Ort mittels geotechnischer Vergleichstests (z.B. Rammsondierungen und/oder Pressiometerverfahren) indirekte Überprüfungen vor und nach der Behandlung durchgeführt werden.
URETEK Injektionstechnik GmbH
Elisabethstraße 6/3/3
A-1010 Wien
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