BIOGROUT, großmassstäbliche Versuche und praktische

BIOGROUT,
großmassstäbliche Versuche und praktische Anwendungsmöglichkeiten
Autoren
Ir. G. Van Zwieten, Volker Staal & Funderingen, [email protected]
Dr.Ir. W. van der Star, Deltares, [email protected] , Dr.Ir.L. van Paassen, TU Delft, [email protected]
Dipl.-Ing. G. Meinhardt, VWS Geotechniek, [email protected]
KURZFASSUNG / ABSTRACT / RÉSUMÉ
Im Jahr 2004 wurden Untersuchungen begonnen, um Boden mit Hilfe von Bakterien zu verfestigen.
Nach einer großen Anzahl von Laborversuchen wurden 2008 und 2009 großmassstäbliche Versuche
mit erfolgreichem Resultat ausgeführt.
Beim Prozess des “Biogrouting” wird Ureum mit Hilfe von speziellen Bakterien in Karbonate und
Ammonium umgewandelt. Die Bakterien werden zuerst mit einer Suspension im Boden injiziert. Wird
danach ein Lösung von Ureum und Calciumchlorid eingebracht, schlägt sich das durch die Bakterien
initiierte Kalziumkarbonat nieder. Zwischen den Sandkörnern werden Kalzitkristalle gebildet. Hierdurch
wird eine zunehmende Stärke und Steifheit des Sandes erreicht.
In einem großen Sandcontainer wurden zum ersten Mal über
einen Abstand von 5 Meter horizontale Injektionen im Boden
ausgeführt und ein biochemischer Prozess zur Verfestigung
des Bodens in Gang gesetzt. Dabei konnte das Porenvolumen
im Boden, abhängig von der Anzahl der Injektionsvorgänge,
mit Kalzitkristallen mehr oder weniger gefüllt werden und
somit eine größere beziehungsweise kleinere Festigkeit und
Steifigkeit des Bodens erreicht werden. Die Durchlässigkeit
(Porosität) des Sandes hat dabei jedoch nicht signifikant
abgenommen.
Während der Versuche wurden viele Parameter, wie zum Beispiel Injektionsmengen, Wasserstände
und Flüssigkeitseigenschaften untersucht. Mit seismischen Messungen wurde die Steifigkeitszunahme
des Versuchsandes zeitabhängig gemessen. Nach den Versuchen wurden Proben von den
Sandkörpern genommen und auf Kalkgehalt, spezifische Dichte, Stärke und Steifigkeit untersucht. So
variierte zum Beispiel die Stärke der entnommen Probenkörper zwischen 1,2 MPa und 9 MPa und die
Steifigkeit lag zwischen 700 bis 12000 MPa.
Neben einer einführenden Erläuterung der biochemischen Reaktionen im Boden während der Bildung
von Biogrout werden im Beitrag der heutige Entwicklungsstand auf der Grundlage der oben
genannten Versuche erläutert und die technische Anwendungsmöglichkeiten beschrieben.
Die Entwicklung von Biogrout ist eine Zusammenarbeit von Marktparteien und Forschungsinstituten in
den Niederlanden. Derzeit sind an der Entwicklung VolkerWessels (VWS Geotechniek und Volker
Staal & Funderingen), Soletanche-Bachy, Deltares und die Technische Universität Delft beteiligt.
Mit einer Anzahl potentieller Auftraggeber werden die praktische Einsatzgebiete erörtert. Darüber
hinaus werden im Moment neue Generationen von biochemischen Prozessen an der TU Delft und
Deltares entwickelt, um in Zukunft ein nachhaltiges Produkt zu erhalten.