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Injektionsverfahren (Injektion) zur temporären Verfestigung von Böden (z.B. beim Aushub von Baugruben) oder Fels (z.B. beim Tunnelbau), um im Schutz der Frostwand arbeiten zu können. Dabei wird Porenraum oder Kluftwasser gefroren. Über eine Lanze wird ein Gefriermedium (z.B. flüssiger Stickstoff) in das zu behandelnde Gestein eingebracht und somit zeitweise versteift. Um die Lanze herum bildet sich ein Gefrierzone unterschiedlicher Mächtigkeit von ungefähr 1,5 m, die auf 2-3m ausgedehnt werden kann, wobei ein hoher Energieaufwand notwendig ist.
Probleme bereiten sog. Frostlücken. So gefrieren z.B. bindige Böden (bindige Lockergesteine) wegen ihres Porenwasserchemismus erst bei -4°C. Sie enthalten erhöhte Elektrolytwerte, was sich gefrierpunktsenkend auswirkt. Es bilden sich Eiskristalle, die, durch den kapillaren Nachschub begünstigt, Wasser anziehen. Durch Eislinsenbildung zeigen sich getrennte Schichten aus Boden und Eis. Der Boden gefriert heterogen. Vollgefüllte Poren gefrieren schneller als halbgefüllte Poren. Bei nichtbindigen Böden (nichtbindige Lockergesteine) bilden sich um jedes einzelne Korn Frosthüllen, welche die Körner miteinander verkitten. Der Boden gefriert homogen.
Eine mögliche Messmethode, um das Gefrierverfahren zu überprüfen, ist die Ultraschallmessung. Die Fortpflanzung von Ultraschallwellen beträgt im Wasser ca. 1500 m/s, im Eis etwa 3600-3800 m/s. Anhand dieses Geschwindigkeitssprungs wird das Verfahren der Gefrierverfestigung kontrolliert. SRo |
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