Abrasivität von grobkörnigem Lockergestein - Verschleiß von Bohrwerkzeugen
Optimierung des Laborversuches, Erarbeitung eines Klassifizierungsschemas, Gegenüberstellung von Labor- und Baustellenmessungen
Bei Bauarbeiten im Lockergestein kommt es zum Verschleiß an den Abbau- und Bearbeitungswerkzeugen der Baumaschinen. Die Intensität des Werkzeugverschleißes (=unerwünschter Materialabtrag) hängt von einer Vielzahl an Einflussfaktoren ab. Aus der Sicht des Bodens bestimmen primär die mineralogische Zusammensetzung, die Korngrößen, die Kornformen, die Korngrößenverteilung, der Wassergehalt sowie die Lagerungsdichte das Verschleißpotential.
Zur Bestimmung des Verschleißpotentials wurde in den Jahren 2010 bis 2013 von Petra Drucker das sogenannte Wiener Abrasimeter im Erdbaulabor der TU Wien entwickelt; es handelt sich dabei um eine Weiterentwicklung des LCPC-Versuches mit dem Vorteil, dass nun auch grobkörnige Bodenproben (Korngrößenbereich von 0,063 bis 31,5 mm) - sowohl im trockenen als auch im nassen Zustand - untersucht werden können. Darüber hinaus wurde die neue Versuchsdurchführung im Oktober 2013 mit dem ÖBV-Merkblatt "Abrasivitätsbestimmung von grobkörnigem Lockergestein" normiert.
Seither wurden im Erdbaulabor der TU Wien zahlreiche Versuche mit dem Wiener Abrasimeter durchgeführt. Die daraus gewonnenen Erkenntnisse sollen in eine Überarbeitung des ÖBV-Merkblatts einfließen, um die Versuchsdurchführung zu optimieren.
Zusätzlich wird an einem Klassifizierungsschema gearbeitet, um anhand des im Labor festgestellten Kennwertes (Abrasivitätsindex AIW) den untersuchten Boden hinsichtlich dessen Verschleißpotentials einstufen zu können (z.B. wenig abrasiv, mittel abrasiv, stark abrasiv). Ein solches Klassifizierungsschema soll sowohl für den trockenen Zustand als auch für den nassen Zustand (z.B. für Arbeiten im Grundwasser) erstellt werden. Dieses Klassifizierungsschema soll dazu beitragen, den auf der Baustelle zu erwartenden Werkzeugverschleiß im Vorfeld besser abschätzen zu können.
In diesem Zusammenhang wurden im Rahmen einer Diplomarbeit auch Messungen auf einer Baustelle in Wien durchgeführt, um den tatsächlichen Werkzeugverschleiß bei Bohrpfahlarbeiten im Donauschotter zu dokumentieren. Parallel dazu wurden auch Laborversuche mit dem Wiener Abrasimeter durchgeführt, um die Laborkennwerte dem tatsächlichen Verschleiß auf der Baustelle gegenüberstellen zu können. Es ist geplant, derartige Messungen auch auf anderen Baustellen durchzuführen, um eine entsprechende Datengrundlage für weitere Baumethoden und andere grobkörnige Lockergesteine zu schaffen.
© ÖBV-Merkblatt
Aufbau des Wiener Abrasimeters.
© TU Wien, Institut für Geotechnik
Versuchsgeräte im Erdbaulabor (links: Wiener Abrasimeter; rechts: LCPC-Versuchsgerät).
© TU Wien, Institut für Geotechnik
Schneidrad einer Tunnelbohrmaschine mit verschlissenen Abbauwerkzeugen.
© TU Wien, Institut für Geotechnik
Massenermittlung von verschlissenen Flachzahnmeiseln einer Bohrschnecke.
© TU Wien, Institut für Geotechnik
Verschleißdokumentation einer Bohrschnecke auf der Baustelle.