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P. Rohm:
"Einflussfaktoren auf die einaxiale Druckfestigkeit von Injektionskörperproben";
Supervisor: A. Kainrath, D. Adam; Institut für Geotechnik, 2014; final examination: 2014-01.

Low pressure grouting is a resource friendly construction method, which is used for sealing and compacting cavities and porosities. A major problem of low pressure grouting is that there is little knowledge of dimension and strength of grouted bodies. For this purpose a research project at the Institute of Geotechnics, Center of Ground Engineering, Soil and Rock Mechanics, at the Vienna University of Technology is carried out, which deals with
the development of scientific basis for testing grout and grouted soil. This Master Thesis was carried out in the course of this research project and is used for basic identification of parameters influencing the unconfined compressive strength of grouting specimens
produced in the laboratory. In a comprehensive literature research the hydration process and the influence of cement
components were processed in order to understand better the factors influencing the unconfined compressive strength. The knowledge of configuration and mode of operation of cement and the additives is of major importance, especially in grouting technique, where water-cement ratios far beyond the standard specifications are used. Therefore the right choice of cement as grouting material especially in low pressure grouting with regard of the achievable compressive strength is important. Additionally in this thesis the current grouting criteria for assessments of grouability of soil were processed and compared the different criteria. To make general statements about factors influencing the unconfined compressive strength of grouting samples specimens were produced in the laboratory by varying the boundary conditions.
In the beginning of the laboratory work basic tests on cylindrical and cubic samples were performed and technical provisions were compared. It has been shown that tests on cylindrical specimens with a ratio height/diameter of 2.0 and according to geotechnical standard ÖNORM B 4415 provide the most representative results for the application of low pressure grouting.
The main part of the thesis consists of unconfined compressive tests of pure suspension specimens as well as grouting specimens. In the production of grouting specimens both the grouted soil and the water-cement-ratio were varied. The flow characteristics of the grouting material were determined with the Marsh cone and the ball harp, while the viscosity of the suspensions was measured by a rotational viscometer. In addition suspension density and bleeding was identified. A vane shear test was used to determine yield strength and initial set. The comparison of the determined flow characteristics shows that the ball harp, which is used for on-site tests, is not appropriate for an accurate determination of rheological properties. The unconfined compressive tests have shown that the examination of each grouting specimen requires an examination of the grouting material. By comparing their respective
strengths conclusions may be drawn as to the expected on-site strengths of grouted bodies. Basic conditions such as specimen type, dimensions and storage conditions have a major influence on the unconfined compressive strength of specimens. To achieve
an appropriate level of knowledge to today´s requirements especially in the area of low pressure grouting, which is based mainly on empirical knowledge and experiences a further research of strength is necessary. To increase the level of knowledge for designers and
construction companies and to eliminate uncertainties rules and standards should be created with accurately defined and standardized specifications for the testing of grouting material and grouted bodies.

Niederdruckinjektionen sind ein ressourcenschonendes Bauverfahren, das zum Zweck der Abdichtung oder Verfestigung von Hohl- und Porenräumen des Untergrundes eingesetzt wird. Eines der größten Probleme der Niederdruckinjektionen ist, dass es kaum Kenntnisse
über erreichbaren Festigkeiten an in situ Injektionskörpern gibt. Am Institut für Geotech-nik, Forschungsbereich Grundbau, Boden- und Felsmechanik, an der TU Wien wird aus diesem Grund ein Forschungsprojekt durchgeführt, das sich mit der Entwicklung von
wissenschaftlichen Grundlagen zur Prüfung von Injektionsgut und der Bestimmung der bodenmechanischen Eigenschaften von injiziertem Boden beschäftigt. Diese Diplomarbeit wurde im Zuge dieses Forschungsprojektes ausgeführt und dient zur grundlegenden Iden-tifizierung der Einflussfaktoren auf die einaxiale Druckfestigkeit an im Labor hergestellten Injektionskörperproben.
Um die Einflussfaktoren auf die einaxiale Druckfestigkeit besser verstehen zu können, wurden in einer umfangreichen Literaturrecherche der Hydratationsprozess und die Ein-flüsse der Zementbestandteile aufgearbeitet. Der Kenntnis über die Zusammensetzung und die Wirkweise der unterschiedlichen Zementbestandteile spielen, speziell im Bereich der Injektionstechnik, wo mit Wasser-Zementwerte weit abseits der Normvorgaben bzw. der üblichen Einsatzgebiete der Zemente gearbeitet wird, eine große Rolle. Daher kommt der richtigen Wahl des Zementes als Injektionsmaterial speziell bei Niederdruckinjektio-nen große Bedeutung hinsichtlich der erreichbaren Festigkeiten zu. Zusätzlich wurden
in dieser Arbeit die gängigen Injektionskriterien zur Beurteilung der Injizierbarkeit von Lockergesteinsböden aufgearbeitet und die unterschiedlichen Kriterien verglichen. Um generelle Aussagen über die Einflussfaktoren auf die einaxiale Druckfestigkeit von Injektionskörperproben treffen zu können, werden in dieser Arbeit Probekörper im Labor unter Variation der Randbedingungen hergestellt.
Dabei wurden zu Beginn der Laborarbeiten Grundsatzversuche an Zylinder- und Wür-felproben durchgeführt und die den Versuchen zugrunde liegenden Normen miteinander verglichen. Es hat sich dabei gezeigt, dass die Prüfung an Zylinder mit einem H/D-Verhältnis von 2, 0 und gemäß Grundbaunorm ÖNORM B 4415 die repräsentativsten Ergebnisse für den Anwendungsbereich der Niederdruckinjektionen liefern.
Der Hauptteil der Arbeit besteht aus einaxialen Druckversuchen an reinen Suspensions-proben als auch an im Labor hergestellten Injektionskörperproben. Bei der Herstellung
der Injektionskörperproben wurden einerseits der zu injizierende Boden und andererseits
der W/Z-Wert variiert. Am Injektionsmaterial wurden die Fließeingenschaften durch Ein-Punkt-Versuche mit Hilfe der Kugelharfe und dem Marsh-Trichter ermittelt. In weiterer
Folge wurde die Viskosität der Suspensionen mit einem Rotationsviskosimeter ermit-telt. Zusätzlich wurde die Suspensiondichte und das Wasserabsetzmaß bestimmt. Die
Ermittlung der Fließgrenze und des Erstarrungsbeginns wurde mittels Viskosimeter und Flügelsonde durchgeführt. Ein Vergleich der ermittelten Fließeigenschaften zeigt, dass die in der Baupraxis herangezogene Kugelharfe sehr ungenau ist und für eine genaue
Bestimmung der rheologischen Eigenschaften nur bedingt geeignet ist. An den einaxialen Druckversuchen hat sich gezeigt, dass bei der Prüfung jedes Injektionskörpers auch das Injektionsmaterial untersucht werden muss. Über den Vergleich der beiden Festigkeiten
können Rückschlüsse auf die zu erwartenden in-situ-Festigkeiten gezogen werden. Die Randbedingungen wie beispielsweise die Probeform, die Dimensionen und die Lagerungs-bedingungen haben einen wesentlichen Einfluss auf die einaxiale Druckfestigkeit der
Probekörper. Um speziell im Bereich der Injektionstechnik, die seit Anbeginn größten-teils auf empirischen Erkenntnissen und Erfahrungenwerten basiert, einen den heutigen Anforderungen entsprechenden Wissensstand zu erreichen, sind weitere Untersuchungen
hinsichtlich Festigkeit erforderlich. Um den Wissensstand für Planer und Bauherren im Bereich der Injektionstechnik zu erhöhen und Unsicherheiten zu beseitigen, sollten Regel-werke mit genau definierten und standardisierten Vorgaben zur Prüfung von Injektionsgut und Injektionskörperproben erstellt werden.

Injektionstechnik, Suspension