Influence of in-situ boundary conditions on solid properties of slurry trench materials

Dichtwände werden zur Verringerung von Grundwasserströmungen eingesetzt. Eine mögliche Ausführungsvariante stellen Einphasenschlitzwände aus einer selbsterhärtenden Suspension dar, deren Hauptbestandteile Bentonit, Zement und Wasser sind. Bei der Herstellung von Einphasenschlitzwänden stützt die flüssige Suspension zunächst den offenen Schlitz, verbleibt in ihm und härtet zur Dichtwandmasse aus. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden umfangreiche Laborversuche zum Einfluss der Temperatur, dem Zeitpunkt der hydraulischen Erstbelastung sowie des hydraulischen Gradienten auf die Durchlässigkeits- und Festigkeitsentwicklung und somit auch auf die Dauerhaftigkeit einer Dichtwandmasse durchgeführt. Hierfür wurde u. a. eine neue Prüfzelle entwickelt, in der bereits Dichtwandsuspensionen durchströmt werden können. Ein Ergebnis der Arbeit ist, dass vergleichbar zur Betontechnologie der Erhärtungszustand der Dichtwandmasse zeit- und temperaturabhängig ist und mit der entwickelten Reifefunktion beschrieben werden kann. Beim Vergleich der üblicherweise verwendeten 28-Tage-Festigkeitswerte besitzt die Dichtwandmasse bei Lagerungstemperaturen von 10 °C nur etwa die Hälfte der Festigkeit von bei 20 °C gelagerten Proben. Die Durchlässigkeitsuntersuchungen haben gezeigt, dass der Reifegrad zu Beginn der Durchströmung, der hydraulische Gradient und die Größe des Probekörpers einen entscheidenden Einfluss auf die Strukturentwicklung der Dichtwandmasse ausüben. Besonders Proben mit einem geringen Reifegrad beim Durchströmungsbeginn (R <= 2,25 · E08 Kh) unterliegen Strukturveränderungen infolge hydraulischer Belastungen.Cut-off walls are used for the reduction of ground water flow. A possible type of design are single-phased cut-off walls made up of a self-hardening suspension having bentonite, cement, and water as its main components. When single-phased cut-off walls are constructed the liquid suspension first supports the open trench, remains in it, and finally solidifies to form the slurry trench material. Within the framework of the present study extensive laboratory tests were carried out assessing the influence temperature, time of initial hydraulic loading as well as hydraulic gradient have on the development of permeability and strength and thus also on the durability of slurry trench materials. For this purpose, among other things, a new test cell, which even allows hydraulic loading of slurry trench suspensions, was developed. One of the study's results is that, comparable to concrete technology, the state of the hardening process of the slurry trench material depends on time and temperature and can be described by means of a newly developed maturity function. If commonly used 28-day-strength values are compared a slurry trench material which had been stored at 10 °C has only about half the strength of a specimen with a storage temperature of 20 °C. The permeability tests carried out have shown that the degree of maturity at the beginning of hydraulic loading, hydraulic gradient, and specimen size have a decisive influence on the structural development of the slurry trench material. In particular, specimens with a low degree of maturity (R <= 2.25 · E08 Kh) at the beginning of hydraulic loading are subject to structural changes due to this hydraulic loading