Großproben-Bohrgerät im Einsatz Das Gerät hat einen dieselhydraulischen Antrieb. Die Bohrkrone ist für Prüfkörper von 600 mm Durchmesser und 1200 mm Länge dimensioniert. Gespült wird mit Druckluft, oft eine staubige Angelegenheit...

Triaxialzelle für Großproben Max. Prüfkörperdurchmesser: 1000 mm Max. Prüfkörperlänge: 1900 mm Max. Axialkraft: 6000 kN Max. Manteldruck: 2,2 MPa (= 22 bar) Das Druckmedium für den Manteldruck ist Wasser. Spezielle techchnische Einrichtungen ermöglichen auch die Prüfung von Lockermaterial und Schüttgut.

Vorbereitung des Versuchs Installation der Probenwegaufnehmer an einem wasserdicht eingehüllten Prüfkörper von ca. 600 mm Durchmesser und 1000 mm Länge.

"Echte" Triaxialversuche

Obwohl sich der Begriff "Triaxialversuch" bei der Prüfung zylindrischer Proben allgemein durchgesetzt hat, handelt es sich bei dieser Versuchstechnik nicht um einen "echten" Triaxialversuch, da die beiden kleineren Hauptspannungen identisch sind. Deshalb ist auch der weniger missverständliche Ausdruck "Manteldruckversuch" gebräuchlich.

Beim "echten" Triaxialversuch sind alle drei Hauptspannungen unterschiedlich. Diese Versuche lassen sich nur an kubischen Prüfkörpern durchführen. Dabei wird ein Reaktionsrahmen verwendet, mit dem über hydraulische Druckkissen die mittlere Hauptspannung erzeugt wird. Die größte der drei Hauptspannungen wird vom Axialkraft-Zylinder der Triaxialzelle erzeugt, die kleinste durch den Manteldruck.

Gewinnung eines kubischen Prüfkörpers mit kombinierter Bohr- und Sägetechnik. Querschnittsfläche: 620 x 620 mm Länge: 1200 mm

Einbau des Prüfkörpers in den Triaxial-Reaktionsrahmen Dieser Reaktionsrahmen wird in die Groß-Triaxialzelle (links im Hintergrund) eingebaut. An den beiden Seiten des vom roten Gummi-Schutzmantel umhüllten Prüfkörpers sind die hydraulischen Druckkissen zu erkennen, die die mittlere der drei Hauptspannungen erzeugen.

Prüfkörper nach dem Versuch Der zum Versagen führende Scherbruch ist deutlich sichtbar.

Ergänzend zu den festigkeitsmechanischen Prüfungen führen wir auch diverse Materialanalysen durch. Einige mineralogische Untersuchungen werden von uns im Unterauftrag an das Institut für Mineralogie und Geochemie des KIT vergeben. Das Programm umfasst unter anderem:

• Bestimmung der Dichte durch Tauchwägung
• Bestimmung des Wassergehaltes
• Wassergehalte an der Fließ- und Ausrollgrenze nach Atterberg
• Glühverlust nach DIN 18128
• Kalkgehalt nach DIN 18129
• Röntgenographische Bestimmung des Quarzgehaltes
• Röntgenographische Bestimmung der Mineralzusammensetzung
• Röntgendiffraktogramm
• Dünnschliffanalyse
• Chemische Analysen
• Korndichte nach DIN 18124
• Kombinierte Siebung und Sedimentation
• Austrocknungs-/Befeuchtungsversuche
• Bestimmung der Veränderlichkeit bei Wasserlagerung

Quell- und Schwellvorgänge in bautechnisch relevanten Gesteinen zählen zu den gefürchteten Phänomenen der Geotechnik. Die Volumenvermehrung von Tonstein infolge von Wasseraufnahme wird als Quellen bezeichnet. Dagegen versteht man unter Schwellen die Umwandlung von Anhydrit in Gips. Ersteres ist ein physikalischer Prozess (Osmose), Letzteres dagegen ein chemischer. Die Auswirkungen auf Bauwerke im Fels, die sich oft erst nach Monaten oder Jahren bemerkbar machen, sind trotzdem ähnlich: Unverträgliche Drücke, Deformationen und Entfestigungen.

Gemeinsame Eigenschaften beider Prozesse sind das druckabhängige Verhalten, die stark ausgeprägte Anisotropie und der lange Zeitablauf. Quellversuche dauern in der Regel Monate, Schwellversuche nehmen dagegen meist Jahre in Anspruch. Die theoretisch maximal mögliche Volumenzunahme durch Schwellen beträgt 64 %, die durch Quellen normalerweise weniger als 20 %.

Standard-Quelldruckversuch Anzahl der Belastungsrahmen: 35 Prüfkörperdurchmesser: 60 bis 100 mm Prüfkörperlänge: 20 bis 40 mm Max. Axialkraft: 50 kN Prüftemperatur: Konstant 20 °C Dieser Versuch dient zur Ermittlung der quell- oder schwellbedingten Spannungs-Dehnungsabhängigkeit in axialer Richtung (üblicherweise senkrecht zur Schichtung). Der Einbau der Probe in einem steifen Metallring bewirkt eine nahezu vollständige Behinderung der Verformung in radialer Richtung.

Freiquellversuch Anzahl der Versuchsapparaturen: 14 Prüfkörper-Kantenlänge: Würfelig, 30 bis 150 mm Prüftemperatur: Konstant 20 °C Dieser Indexversuch eignet sich gut zur relativ schnellen (normalerweise 1 bis 2 Wochen) Abschätzung des Quellpotenzials und des zugehörigen Quell-Anisotropiefaktors eines Gesteins.