Herstellung von Dränbetonpfählen als dränierende Elemente von Verbauwänden

Phase 1: 2013
Phase 2: 2015 - 2016

Ziel dieses durch die Bundesanstalt für Wasserbau (BAW) geförderten Forschungsvorhabens,
das der Lehrstuhl für Baustofftechnik gemeinsam mit dem Lehr- und Forschungsgebiet Geo-technik
der Bergischen Universität Wuppertal bearbeitet, ist es, eine geeignete Vorgehens-weise aus
geotechnischer, bauverfahrenstechnischer und baustofflicher Sicht zu erarbeiten, um Möglichkeiten
und Grenzen einer zielsicheren Herstellung von Dränbetonbohrpfählen als dränierende Elemente von
Verbauwänden aufzuzeigen. Die Herstellung von einzelnen Bohr-pfählen aus dränagefähigem Beton innerhalb von überschnittenen Bohrpfahlwänden kann im Einzelfall geeignet sein, um den Aufbau eines Wasserdrucks hinter der Wand zu verhindern und so die gesamte Verbaukonstruktion wirtschaftlicher auszuführen. Das Ziel der Laboruntersuchungen ist es, geeignete Betonzusammensetzungen für eine erste Erprobung in situ aufzubereiten. Hierbei werden in den Labor- und Prüfeinrichtungen der Ruhr-Universität Bochum ausgewählte Materialzusammensetzungen in Bezug auf ihre Eigenschaften untersucht und analysiert werden. Es gilt die Zusammensetzungen hinsichtlich einer adäquaten Verarbeitung und der notwendigen Eigenschaften wie z. B. der Druckfestigkeit oder Wasserdurchlässigkeit zu optimieren.
Neben der Bestimmung von klassischen Eigenschaften ist vor allem die Ermittlung der Erosionsfestigkeit des Zementleims von großer Bedeutung. Besonders wichtig ist sie, wenn der Frischbeton mit Wasser (z. B. Grundwasser) beim Einbau in Berührung kommt. Dränbeton kann – im Gegensatz zu normalen Betonen, die über ein ausreichend kompaktes Gefüge und gutes Zusammenhaltevermögen im Frischzustand verfügen – aufgrund seiner Haufwerk-sporen vollständig von Wasser durchspült werden. Dabei besteht eine erhöhte Gefahr des Auswaschens vom Zementleim. Um dies zu minimieren ist ein ausgeprägtes Adhäsionsverhalten des Bindemittelleimes anzustreben, so dass auch nach dem Durchströmen klebefähiger Leim auf den groben Gesteinskörnern zurückbleibt und die erforderliche feste Verbindung zwischen diesen herbeiführen kann. Untersucht werden soll, inwieweit es möglich ist, diesem Verhalten durch die Zugabe von als zweckmäßig erachteten Zusätzen wie beispielsweise Kunststoffdispersionen, Stabilisieren oder speziell für Unterwasserbetone entwickelten UW-Compounds entgegenzusteuern. Gleichzeitig steht der Einbau des Betons in der Praxis im Fokus. Berücksichtigt werden erforderliche Eigenschaften, die für klassische Einbauverfahren (z. B. Contractorverfahren) notwendig sind. Darüber hinaus werden auch alternative Ein-bauverfahren eruiert und die damit verknüpften Anforderungen an den Frischbeton mit einbezogen. Beispielsweise ist für den Einbau von Dränbeton ein Verfahren denkbar, bei dem dieser über ein kontinuierlich gezogenes Schüttrohr eingebaut wird. Diese Einbringmethode bietet sich für einen Beton an, der durch eine steife Konsistenz und folglich ein für das Contractorverfahren unzureichendes Fließverhalten aufweist. Bei diesem Verfahren, tritt der Dränbeton allein durch sein Eigengewicht aus dem Schüttrohr aus.