Untersuchung des bautechnischen Verhaltens und des Stabilisierungsmechanismus von mit Enzymzusätzen stabilisierten lehmigen Böden

 

Laufzeit:	01.04.2022 - 31.03.2025
Gefördert durch:	eigenfinanziert
Bearbeiter:	Shuai Zhang, M.Sc.

 

 

Kurzbeschreibung:

Die Bodenverbesserung mit nachhaltigen und umweltfreundlichen Mitteln ist in den letzten Jahren in den Mittelpunkt der Forschung gerückt. Die biologische Stabilisierung ist eine der neuen Techniken in diesem Bereich, die darauf abzielt, die technischen Eigenschaften von Böden durch die Behandlung mit Enzymzusätzen zu verbessern. Die derzeitige Forschung über die bautechnischen Eigenschaften von mit Enzymzusätzen stabilisierten Tonen ist jedoch noch unzureichend und die Ergebnisse sind uneinheitlich. Es wurden zwar hypothetische Stabilisierungsmechanismen und Wechselwirkungen zwischen Enzymen und Tonmineralien vorgeschlagen, doch wurden diese im Labor nur in begrenztem Umfang überprüft. Diese Studie zielt darauf ab, die experimentelle Untersuchung der technischen Leistung von mit Enzymen stabilisierten Tonen und des genauen Interaktionsprozesses zu ergänzen, um Einblicke in die Anwendung von Enzymen bei der Bodenverbesserung und die experimentelle Erforschung des Stabilisierungsmechanismus zu gewinnen. Zwei Aspekte sind hier wichtig. Erstens sollte ein umfassenderes Verständnis der technischen Leistungsfähigkeit von mit Enzymzusätzen stabilisierten Böden gewonnen werden. In diesem Abschnitt soll eine Reihe von experimentellen Standarduntersuchungen zu den mechanischen und physikalischen Eigenschaften von behandelten und unbehandelten (Kontrollgruppe) Bodenproben durchgeführt werden. In anschließenden Versuchen wird die Wirkung von Einflussfaktoren auf die Leistungsfähigkeit untersucht. Ziel ist die Klärung der optimalen Einsatzbedingungen, insbesondere hinsichtlich der Aushärtetemperatur, des pH-Wertes und des Gehaltes an Enzymen und Tonmineralien. Die Dauerhaftigkeit wird dann unter zyklischen Benetzungs-Trocknungsbedingungen getestet. Zum anderen soll dieses Forschungsprojekt dazu beitragen, den Stabilisierungsprozess transparent darzustellen und den Stabilisierungsmechanismus von Enzymzusätzen aus mikrostruktureller Sicht zu validieren. Dazu sind weiterführende Untersuchungen notwendig, wie z.B. die Röntgenfluoreszenz (RFA) zur qualitativen und quantitativen Analyse der am Stabilisierungsprozess beteiligten Wirkstoffe und die Rasterelektronenmikroskopie (REM) zur Erforschung der mikrostrukturellen Variation im Zusammenhang mit dem verbesserten mechanischen Verhalten. Die Ergebnisse sollen dann die Grundlage für Empfehlungen bilden, wie die enzymbasierte Bodenverbesserung in typischen geotechnischen Ingenieuranwendungen effektiver umgesetzt werden kann.