Bestimmung der Scherfestigkeit und Steifigkeit von Gel-Sand-Injektionsprobekörpern

Injektionen von Sanden und sandreichen Kiesen mit mineralischen Bindemitteln sind mit besonderen Herausforderungen verbunden, auch Feinstzemente können nur für spezielle Aufgaben verwendet werden. So erfahren die Injektionen mit Gelen - Acrylatgele und umweltverträgliche Gele auf Natriumsilikatbasis - mittlerweile eine erhöhte Aufmerksamkeit. An der Universität der Bundeswehr München (UniBW) wurde die Erhöhung der Scherfestigkeit von Sanden durch Injektionen mit Acrylatgel-Sandproben durch Laborversuche untersucht. An mit einem Weichgel auf Natriumsilikatbasis (Neutrogel) injizierten Sandproben konnte in ersten Versuchsreihen an der Fachhochschule Nordwestschweiz, FHNW, ebenfalls eine deutliche Erhöhung der Scherfestigkeit ermittelt werden. Dies war Anlass, umfangreichere Versuchsserien zur Bestimmung der Scherfestigkeit von Acrylatgel-Sandproben - mit Acrylatgelen verschiedener Hersteller - und Neutrogel-Sandproben durchzuführen. Ausgeführt wurden neben einaxialen Druckversuchen und direkten Scherversuchen vorwiegend Triaxialversuche. Mit den Versuchen stehen erstmals Vergleichswerte der Scherfestigkeiten und Steifigkeiten unterschiedlicher Gel-Sand-Mischungen zur Verfügung. Die durch die Gele induzierte Kohäsion führt zu bautechnisch signifikanten Erhöhungen der Scherfestigkeit der Gel-Sandproben.

Investigation of shear strength and stiffness of gel grouted-sand samples
Injections of sands and sand-rich gravels with mineral binders have their special challenges; even ultra-fine cements can only be used for special applications. Injections with gels - acrylate gels and environmentally compatible gels based on sodium silicate - are now attracting increased attention among the expert community. At the University of the Federal Armed Forces in Munich (UniBW), the increase of the shear strength of sands injected with acrylate gel was tested on samples in the laboratory. In an initial test series performed at the University of Applied Sciences Northwestern Switzerland, FHNW, a significant increase in shear strength was also determined for sand samples injected with a sodium silicate-based soft gel (Neutrogel). This motivated for a more extensive series of tests to determine the shear strength of acrylate gel injected sand samples - with acrylate gels from different manufacturers - and Neutrogel injected sand samples. Aside from unconfined compressive strength tests and direct shear tests, mainly triaxial tests were carried out. With these tests, a comparison of values for the shear strengths and stiffnesses of different gel-sand mixtures becomes available for the first time. The cohesion induced by the gels results in a significant increase in the shear strength of the gel-sand samples.