Die Boden- oder Grundwasserverhältnisse auf der geplanten Baustelle weisen nicht immer optimale Eigenschaften auf. Es kommt immer häufiger vor, dass die attraktivsten Baustellen bereits erschlossen sind und an Schwachstellen Gebäude errichtet werden müssen. Dazu gehören organische, sandige und anthropogene Sedimente, beispielsweise in Form von künstlichen Böschungen. Bei unzureichender Tragfähigkeit ist eine Bodenstabilisierung erforderlich. Um die notwendige Stabilisierung des Untergrundes zu gewährleisten, gibt es verschiedene Methoden und Materialien.
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Mechanische Stabilisierung des Bodens
Methoden der Bodenverstärkung und verschiedene Kriterien der Teilung
Vor jeder Bauausführung werden Substratparameteranalysen und Gutachten zum Zustand des Grundwassers durchgeführt. Die Art des Gebäudeobjekts bestimmt seine Klassifizierung und den Umfang der erforderlichen Unterlagen. Je nachdem, ob die Bodenverhältnisse einfach, komplex oder kompliziert sind, werden geotechnische Gutachten erstellt. Das Verhalten des Bodens unter Baulast hängt in erster Linie von der Art und Beschaffenheit des Bodens ab.
Der Boden besteht aus mineralischen Partikeln unterschiedlicher Größe und oft organischen Beimischungen. Für Bauzwecke sind grobkörnige Böden (Sand, Kies, Kies) am besten geeignet. Feine Bodenkörner wie Ton, Ton und Staub verändern unter dem Einfluss von Wasser ihre Parameter und müssen verstärkt werden. Organische Böden mit hoher Luftfeuchtigkeit und Kompressibilität erfordern spezielle Behandlungen und Verstärkungen. Die Eigenschaften des Bodens hängen auch maßgeblich vom Niveau des Grundwassers ab. Sowohl Sand als auch Ton verlieren unter dem Einfluss von Wasser schnell ihre Tragfähigkeit, werden plastifiziert oder verflüssigt.
Die Stabilisierung des Untergrundes kann einen anderen Arbeitsumfang haben und es können mehrere Kriterien für die Aufteilung der verwendeten Methoden angewendet werden, darunter:
- Die Tiefe der durchgeführten Bewehrung: Oberflächen- und Tiefenbewehrung.
- Art des verwendeten Materials: Stabilisierung mit einem Bindemittel, z.B. Zement.
- Änderung der Bodenparameter: Oberflächen- und Tiefenverdichtung, Säulen und Entwässerung.
Mechanische Bodenstabilisierung – optimale Körnung der Bodenmischung
Die Stabilisierung des Substrats mit der mechanischen Methode besteht darin, den Boden nach der Vorbereitung der geeigneten Zusammensetzung der Bodenmischung zu verdichten. Die Erhöhung der Festigkeitsparameter des Bodens wird nach dem Verdichten der erhaltenen optimalen Mischung erreicht, was das Hinzufügen und Mischen der Korngröße erfordert. Die Idee ist, dass Kies- und Sandkörner mit unterschiedlichen Durchmessern die Anzahl der Poren – Freiräume zwischen den Körnern – minimieren sollen.
Der Füllstoff ist eine Staubfraktion und das Bindemittel ist eine Tonfraktion; die Körnung soll den lokalen Boden mit den fehlenden Fraktionen ergänzen. Die Optimierung der Bodenmischung besteht praktisch darin, ein oder zwei Komponenten wie natürliche Zuschlagstoffe (Sand, Kies), gebrochene Zuschlagstoffe und Schlacke, Flugasche hinzuzufügen. Die Mischungen werden vor Ort oder in stationären Mischern hergestellt. Die verlegte Mischschicht wird dann verdichtet.
Die Bodenmischung hat ihre eigene optimale Feuchtigkeit, bei der sie eine maximale Verdichtung ergibt. Stabilisierungsarbeiten im Feld sollten unter ähnlichen Bedingungen wie dieser Feuchtigkeit durchgeführt werden. Nach der Vorbereitung sollte der Boden sowohl bei Trockenheit als auch bei Regen den richtigen Zusammenhalt behalten. Wenn Sie weitere Ratschläge suchen, schauen Sie auch vorbei dieser Artikel und die Verwendung von Bodenankern.
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Methoden zur chemischen Stabilisierung des Substrats
Bodenstabilisierung mit einem hydraulischen Bindemittel
Diese Verfahren erfordern die Verwendung eines losen Bindemittels, das Wasser benötigt, um den Boden zu binden. Sie umfassen, sind aber nicht beschränkt auf:
- Bodenstabilisierung mit Zement - eine der beliebtesten Methoden, einfach durchzuführen mit hoher Geschwindigkeit und moderaten Kosten. Die mit Zement stabilisierte Schicht enthält viel weniger davon als Beton und muss daher nicht aufgeweitet werden - vorausgesetzt, das Korn ist richtig gekörnt. Bei der Sandstabilisierung müssen Fraktionen hinzugefügt werden, die eine optimale Mischung ergeben. Größere Zementmengen (über 4-10%) erhöhen die Festigkeit, erhöhen aber gleichzeitig die Möglichkeit von Schwinden und Rissen.
- Bodenstabilisierung mit Schlacke - Abfallschlacke in metallurgischen Prozessen wird als Bindemittel zur Stabilisierung des Substrats verwendet.
- Bodenstabilisierung mit Flugasche - Asche ist Abfall aus einem Blockheizkraftwerk, ihr Preis gehört zu den niedrigsten. Als Bodenstabilisator ist seine Wirksamkeit jedoch begrenzt.
Andere Methoden zur Stabilisierung des Substrats
- Bodenstabilisierung mit Kalk
Die Stabilisierung mit Kalk wird bei bindigen Böden verwendet, die einen erheblichen Anteil an Fraktionen wie Kies, Tonsand oder Staub sowie Ton- und Tonböden enthalten. Kalk eignet sich zur ersten Verbesserung von sehr bindigen, sauren und feuchten Böden, die dann mit Zement stabilisiert werden können.
- Bodenstabilisierung mit einem hydrophoben Additiv
Solche Zusätze sollen Bodenpartikeln die Fähigkeit verleihen, Wasserpartikel voneinander abzustoßen. Der Boden muss eine angemessene Menge an Feinfraktionen enthalten, um geeignete physikalisch-chemische Reaktionen zwischen den Partikeln dieser Fraktionen und den Partikeln der hydrophoben Zusatzstoffe zu gewährleisten. Das mangelnde Interesse an dieser Methode resultiert unter anderem aus ihrer Innovationskraft, die sich von traditionellen Methoden unterscheidet.
Mechanische und chemische Stabilisierung des Bodens
Mechanische Bodenstabilisierung ohne Zusätze wird sehr selten eingesetzt. Die Methoden der Stabilisierung mit einem hydraulischen Bindemittel, die in die Gruppe der chemischen Methoden fallen, sind beliebter. Der Bodenstabilisator verbessert die Haltbarkeit der Bodenschicht erheblich und der Preis der Behandlung erhöht sich nicht wesentlich.
Das Prinzip der optimalen Mischung, basierend auf der richtigen Auswahl der Bodenkörnung, lässt sich nicht nur beim mechanischen Verfahren anwenden. Unter bestimmten Voraussetzungen ist es sowohl technisch als auch wirtschaftlich gerechtfertigt. Granulieren statt Bodenaustausch reduziert den Materialtransport und reduziert die Behandlungskosten. Das Mischen verschiedener Fraktionen wird manchmal in einer neuen Methode der chemischen Bodenstabilisierung verwendet - der hydrophoben Stabilisierung.
