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E. Wrabel:
"Untersuchungen zur Bestimmung des Fließverhaltens von Ringspaltmörtel beim maschinellen Vortrieb";
Supervisor: U. Schneider, P. Kremnitzer; Institut für Hochbau und Technologie (E 206-1), 2008; final examination: 2008-10-01.

For shield tunneling construction in soft soil areas backfill grout mortar - which is injected into the annular gap between the tubing segments and the rock - is needed for the bedding of the tunnel inner lining. The recipe of the cement based injection grout depends on the special requirements as pumpability, injectability during the whole workability time, as well as the achievement of the required final strength. The conventionally used methods like V-Tunnel-Test and Slump-Flow-Test have some limitations regarding their reliability.
The aim of the thesis was to elucidate, if the explanatory power of those conventional methods can be augmented by using a Viscosimeter.
In this work the state-of-the-art of the method of construction, rheology and rheometry are overviewed. Via on-site survey at the construction site H3-4 (a part of the Lower Inn valley railway) the course of the mortar from mixing until placement is described. The main part of this work consists of investigations carried out on the Schleibinger Viscosimeter Viskomat PC.
The backfill grout mortar was taken from the construction site at different tapping points (A-D) and measured with the Viskomat PC as well as with the slump flow test. The results of the Viscosimeter-Measurements followed the equation of R.Vogel. Each of the parameters acquired (viscosity and yield point) was analyzed regarding correlation with the conventional parameters. A significant association was seen between the yield point and slump flow within certain limit values. With the Viskomat PC measurements of stiffer materials than with conventional methods were possible, but still the Viscomat is not suitable for routine usage, because not every injectable mortar can be analyzed.

Erfolgt ein Tunnelvortrieb im Lockergestein maschinell mit Schild-TBM sorgt der Ringspaltmörtel(RSM), der zwischen Tübbinginnenschale und Gebirge injiziert wird, für die Bettung der Tunnelröhre. Die Rezeptur des Ringspaltmörtels richtet sich nach den hohen betontechnologischen Anforderungen, wie u.a. der Pumpbarkeit und Verarbeitbarkeit während der gesamten Vorhaltezeit, der Injizierbarkeit, sowie der Einhaltung der geforderten Enddruckfestigkeit. Zu Beginn wird der "Stand der Technik" zu den Themen Bauverfahren, Rheologie und zur Rheometrie behandelt. Des Weiteren wird durch Vor-Ort-Untersuchungen auf der Baustelle H3-4, der Zulaufstrecke des Unterinntaltunnels, der genaue Mörtelweg vom Anmischen in der Mischanlage bis zum Einbringort beleuchtet.
Den Hauptteil der Arbeit bilden die Viskosimeterversuche. Um neben den herkömmlichen - oft nicht ausreichenden - Baustellenversuchen wie Trichterauslaufzeit und Fließmaß zusätzliche Messmethoden zur Beurteilung des Fließverhaltens von Ringspalmörteln zu erhalten, wurde der Mörtel in unterschiedlichen Zuständen auf der Baustelle entnommen und mit dem Viskosimeter Viskomat PC der Firma Schleibinger gemessen. So konnten nach der Findung einer passenden Interpolationsfunktion (nach R.Vogel) und anschließender Extrapolation Vergleichsparameter für die Viskosität und die Fließgrenze gewonnen werden.
In dieser Arbeit wird einerseits analysiert, welche Aussagen mit Hilfe der mit dem Viskomat PC gewonnenen Parameter zum Fließverhalten möglich werden und zeigt andererseits die Anwendungsgrenzen des Gerätes bei der Untersuchung des verwendeten Ringspalmörtels.
Die Anwendungsgrenze in Bezug auf die Steifigkeit des Mörtels liegt beim Viskomat PC bedeutend höher als bei der Charakterisierung mit Hilfe des Fließmaßes. Jedoch zeigten die Ergebnisse der Versuchsdurchführungen, dass nicht alle einbaufähigen Ringspaltmörtel in einem für den Viskomat PC messbaren Bereich liegen.