Bodenverfestigung ist die künstliche Veränderung seiner Eigenschaften. Hierzu kommen verschiedene physikalische und chemische Methoden zum Einsatz. Dank dieser Art der Umwandlung ist es möglich, die Festigkeit des Bodens zu erhöhen, ihn stabiler zu machen, die Kompressibilität und den Wasserwiderstand zu verringern. Heutzutage gibt es viele Möglichkeiten, den Boden zu verfestigen, von denen jede bestimmte Vor- und Nachteile hat.
Methoden zur Bodenverfestigung
Es gibt eine Vielzahl von Methoden zur Bodenverfestigung. Sie unterscheiden sich erheblich voneinander und haben bestimmte Vor- und Nachteile.
Chemische Fixierung
Diese Art der Bodenverfestigung wird mit unterschiedlichen Methoden durchgeführt – durch Zementierung, Verharzung, Silikatisierung. Die am weitesten verbreitete Technologie ist die Zementierung. Unter diesem Begriff versteht man den Vorgang des Einspritzens von flüssigem Zementmörtel oder Milch in den Boden. Hohlpfähle werden zunächst in den Boden gerammt.
Die Zementierung eignet sich für gebrochenes Gestein. Dieses Verfahren eignet sich auch für sandige Böden, die aus großen und mittleren Anteilen bestehen. Abhängig von der Porosität des Sandes oder der Größe der Risse können unterschiedliche Verhältnisse von Zement und Wasser verwendet werden. Außerdem werden der Zusammensetzung häufig zusätzliche Substanzen zugesetzt – Sand, Ton und andere inerte Materialien.
Die Verharzung dient der Verfestigung von Feinsanden. Dieses Verfahren wird mit Lösungen aus Salzsäure und Harnstoffasche durchgeführt. Die Zusammensetzungen werden mit speziellen Injektoren in den Boden injiziert.
Die Silikatierung dient der Verfestigung von Löss- und Sandbodenarten. Dazu werden chemische Lösungen in die Bodenstruktur injiziert. Typischerweise werden Zusammensetzungen auf Basis von Calciumchlorid und Natriumsilikat verwendet. Dadurch ist es möglich, ein Kieselsäuregel zu erhalten, das den Boden haltbar und wasserdicht macht.
Thermal
Diese Art der Konsolidierung basiert auf der Verbrennung von Brennstoff, die in in den Boden eingebrachten Brunnen erfolgt. Dabei können unterschiedliche Brennstoffe zum Einsatz kommen – flüssig oder gasförmig.
Um schwache Böden mit hohem Feuchtigkeitsgehalt zu festigen, ist die künstliche Gefrierung zulässig. Diese Methode gilt als universell und ist äußerst zuverlässig.
Der Kern dieses Verfahrens liegt darin, dass Kühlmittel durch ein Brunnensystem geleitet wird. Es hat eine niedrige Temperatur und entzieht dem Boden Wärme. Dadurch verwandelt es sich in ein Eis-Boden-Massiv. Es zeichnet sich durch eine hohe Festigkeit und vollständige Wasserdichtigkeit aus.
Das Einfrieren kann verschiedene Arten haben – alles hängt von der Art des Kühlmittels ab. So gibt es die Sole-Methode und die Methode mit Flüssiggas. Im ersten Fall wird eine konzentrierte Lösung von Calcium- oder Natriumchlorid verwendet. Im Verdampfer der Kältemaschine wird es zunächst auf eine Temperatur von -25 Grad abgekühlt. Als Kältemittel werden in Spezialgeräten flüssiger Stickstoff, Freon oder Ammoniak eingesetzt. Im zweiten Fall wird vorzugsweise flüssiger Stickstoff verwendet. Seine Verdampfungstemperatur beträgt -196 Grad.
Elektrischer Weg
Diese Methode eignet sich zur Fixierung von feuchtem Lehmboden. Dabei wird der Effekt der Elektroosmose genutzt. Dazu wird ein elektrischer Gleichstrom durch den Boden geleitet. Es sollte eine Feldstärke von 0,5-1 Volt pro Zentimeter und eine Dichte von 1-5 Ampere pro Quadratmeter haben. Dadurch kann der Ton trocknen und verdichten. Dadurch verliert es seine Quellfähigkeit.
Es gibt auch ein elektrochemisches Verfahren, das sich dadurch unterscheidet, dass dem Boden mit Strom chemische Bestandteile zugeführt werden – insbesondere Calciumchlorid. Dies trägt dazu bei, die Intensität der Bodenverfestigung zu erhöhen.
Mechanische Methode
Dieser Befestigungstyp gilt als der älteste.Sein Kern liegt in der Konstruktion verschiedener Blöcke und Strukturen, die dabei helfen, Bodenschichten an Ort und Stelle zu halten. Zu diesem Zweck können Spundwände oder Kragarmbefestigungen eingesetzt werden.
Die erste Option gilt als recht teuer. Es wird hauptsächlich verwendet, um eine Vertiefung oder Senke in wassergesättigten Erdschichten zu erzeugen, die sich in der Nähe der erstellten Objekte befinden. Vor Beginn des Aushubs müssen Platten in die Bodenschicht eingebracht werden. Bei Verletzung dieser Bedingung wird keine Bodenstabilität erreicht.
Die Konsolenhalterung hat ein anderes Gerät. Es besteht aus speziellen Gestellen oder Pfählen. Die Stützkonstruktionen werden tiefer abgesenkt als die geplante Baugrube. Pfähle halten Bretter oder Schilde. Sie nehmen den Druck des Bodens auf.
Diese Methode sollte verwendet werden, wenn der Aushub nicht mehr als 5 Meter beträgt. Bei größerer Tiefe muss eine Kragarm-Abstandshalterung verwendet werden. In diesem Fall werden Abstandshalter in die oberen Fragmente der Regale eingebaut.
Welche Methode ist besser zu wählen?
Die Art der Bodenbefestigung wird unter Berücksichtigung der Bodenart ausgewählt:
- Lössartige und bestimmte Decklehmarten sowie Setzungslösse werden durch Silikatisierung verfestigt.
- Die Verharzung eignet sich für sandige Bodentypen.
- Die Zementierung eignet sich zur Verstärkung großer Hohlräume. Diese Methode zur Fundamentverstärkung wird auch bei gebrochenem Gestein, kiesigem Sand und groben Bodenarten angewendet.
- Für Schluffe und Tone in lehmigen Böden mit flüssiger Konsistenz sollte die Bohrmischverfestigung eingesetzt werden.
- Die thermische Verfestigung eignet sich für lössartige Lehme, Zusatzlehme, nicht absinkende Lehme und Tone.
Die Bodenverfestigung kann mit verschiedenen Methoden erfolgen. Jeder von ihnen hat bestimmte Vor- und Nachteile.
