Stabilität und Dauerhaftigkeit von Polymeren und Ton-Polymer Kompositen in geotechnischen Anwendungen

Förderung

DFG Deutsche Forschungsgemeinschaft

Ansprechpartner

Wolfgang Lieske, M.Sc.

Zusammenfassung

Wasserlösliche Polymere haben großes Potential, die hydro-mechanischen Eigenschaften von Böden im Hinblick auf spezifische Anwendungen zu verbessern. Dabei können sich Polymere an und zwischen Mineralphasen anlagern oder als gelöster Stoff im Porenfluid vorliegen. Anwendungen umfassen z.B. modifizierte Tonabdichtungen, Bodenstabilisierungs- oder Bodenverfestigungsmaßnahmen sowie die Modifikation von Stützflüssigkeiten (Konditionierungsmittel im maschinellen Tunnelbau, Modifikation von Tonsuspensionen für flüssigkeitsgestützte Schlitze im Spezialtiefbau).
Dem großen Potential von Polymeren, geotechnische Anwendungen zu optimieren, zu erweitern oder C02-intensive Bauverfahren umweltfreundlicher zu gestalten, stehen jedoch an vielen Stellen fehlende Erfahrungswerte gegenüber, die einen gezielten Einsatz von Polymeren verhindern. Ein Problem stellt insbesondere dar, dass bisher keine systematischen Konzepte zur geotechnischen Charakterisierung von Polymeren existieren, was die Vergleichbarkeit von Studien erschwert. Darüber hinaus wurde die Integrität der Polymere bei mechanischen und biologischen Einwirkungen bisher nur wenig untersucht.
Ziel des Forschungsprojekts ist es zum einen, ein einfaches System zur Charakterisierung von Polymeren zu entwickeln. Dafür wird ein Versuch zur Bestimmung der Viskositätseigenschaften aus der Fließgeschwindigkeit durch eine Kapillare entwickelt. Grundlegende Informationen über Molekülgewicht und Ladungseigenschaften des Polymers werden mittels der Houwink-Sakurada-Gleichung aus der Viskosität der Polymerlösung, unter Zugabe verschiedener Additive, abgeleitet. Darüber hinaus wird, in Kooperation mit dem Lehrstuhl für Siedlungswasserwirtschaft und Umwelttechnik, die potentielle Degradation von Polymeren in Böden infolge mechanischer Beanspruchung sowie biologischer Aktivität systematisch untersucht. Ein besonderes Augenmerk liegt auf der Umweltverträglichkeit von Abbauprodukten, aber auch auf der Integrität der modifizierten Bodeneigenschaften und der Mobilität der Abbauprodukte, welche analytisch und experimentell untersucht werden.