Struktur-Untersuchung überkonsolidierter Tone mit dem Raster-Kraft-Mikroskop (AFM)

Vorbelastete feinkörnige Böden zeigen von der Entstehungsgeschichte und insbesondere von der geologischen Vorbelastung und der Probenorientierung abhängige mechanische Eigenschaften. Die zur Charakterisierung des mechanischen Verhaltens üblicherweise verwendeten Größen "effektive Spannung" und "Porenzahl" genügen zur Strukturbeschreibung nicht, da sie makroskopische Mittelwerte darstellen. Dasselbe gilt für daraus abgeleitete Größen, wie z. B. das Überkonsolidierungs-Verhältnis. Um Basisdaten für eine genauere Beschreibung der Teilchen- und Porenraumstruktur zu gewinnen, wurden mit zwei Tonböden Strukturaufnahmen mit verschiedenen bildgebenden Verfahren angefertigt und quantitativ ausgewertet. Vergleichsaufnahmen erfolgten mit dem Rasterelektronenmikroskop (REM) und dem Lichtmikroskop (LM). Insbesondere wurde das Raster-Kraft-Mikroskop (Atomic Force Microscope, AFM) eingesetzt, ein für Untersuchungen von Oberflächen im Nanometer-Bereich in den 80er Jahren entwickeltes leistungsfähiges Werkzeug. Die Erkenntnisse gehen z. B. in verbesserte mikromechanische Modelle der Wasserbindung in Böden ein, wo das AFM für die Bodenmechanik noch ungenutzte Möglichkeiten bietet.