Einfluss von Huminstoffen auf die Festigkeit bindemittelverbesserter organischer Böden. Issue 1 (2nd March 2023)

• Record Type: Journal Article
• Authors: Döbber, Michelle; Glasenapp, Ralf; Arnold, Patrick; Rackwitz, Frank
• Is Part Of: Geotechnik. Volume 46:Issue 1(2023)
• Page Start: 12
• Page End: 27
• Publication Date: 2023-03-02
• Subjects: Baugrundverbesserung -- Zementhydratation -- organische Böden -- Huminstoffe -- einaxiale Druckfestigkeit; soil stabilization -- cement hydration -- organic soils -- humic substances -- unconfined compressive strength; Baugrunduntersuchungen -- Bodenverbesserung -- Eigenschaften der Böden -- Laborversuche; Ground investigation -- Ground improvement -- Soil properties -- Laboratory tests; Soil mechanics -- Periodicals; Rock mechanics -- Periodicals; Engineering geology -- Periodicals; 624.15105
• DOI: 10.1002/gete.202200018
• Languages: English
• ISSNs: 0172-6145

Abstract

Abstract: Organogene und organische Böden sind häufig als gering tragfähig einzustufen und erfüllen daher für übliche geotechnische Bauwerke nicht die Anforderungen an eine bautechnische Verwendung. Baugrundverbesserungsmaßnahmen ermöglichen es, die Festigkeit und Steifigkeit gering tragfähiger Böden z. B. durch das Einarbeiten von Bindemitteln in die örtlich anstehende Bodenmatrix zu erhöhen und darüber hinaus die gesellschaftlich wichtigen Ziele der Ressourcenschonung und Abfallvermeidung umzusetzen. Die Vorgänge bei der Zementhydratation bei Vorhandensein organischer Bestandteile sind jedoch sehr komplex und multivariat. Insbesondere der lösliche Anteil der Huminstoffe in der Organik kann dazu führen, dass die Zielfestigkeiten nicht erreicht werden. Um den Einfluss der Huminstoffe, insbesondere der Huminsäuren, auf die festigkeitsbestimmende Zementhydratation zu untersuchen, bestand das Ziel der vorliegenden Studie darin, die Huminstoff‐Fraktionen verschiedener organischer Böden zu quantifizieren, um bei nachfolgend durchgeführten Festigkeitsuntersuchungen Rückschlüsse auf die Vorgänge beim Abbindeprozess zu ziehen. Zudem wurde zur qualitativen Bestimmung der Huminsäuren eine Farbskala entwickelt, die für die Anwendung in der Praxis vorgeschlagen wird. Die Analyse der Huminstoff‐Fraktionen basiert auf deren Extraktion und anschließender Bestimmung mittels UV/VIS‐Spektroskopie unter Einsatz von Kalibrierstandards. Die sich anschließenden Festigkeitsuntersuchungen stützen sich auf die Ermittlung der einaxialen Druckfestigkeit von Probekörpern, die aus bindemittelverbesserten Sandproben bestehen, denen verschiedene organische Böden in unterschiedlichen Anteilen beigemengt wurden. Es wird gezeigt, dass nicht nur die Wahl des Bindemittels oder der Anteil an organischen Beimengungen, sondern insbesondere die Zusammensetzung der Organik einen Einfluss auf das Verfestigungspotenzial organogener und organischer Böden hat. Abstract: Influence of humic substances on the strength of binder‐improved organic soils Organogenic and organic soils are often classified as having a low bearing capacity and therefore mostly do not meet the requirements on civil engineering use for common geotechnical structures. Soil stabilization methods make it possible to increase the strength and stiffness of soft soils, e.g. by mixing binders into the soil matrix and thus, achieve the important societal goals of resource conservation and waste avoidance. However, the processes involved in cement hydration under the presence of organic components are very complex and multivariate. In particular, the soluble fraction of humic substances in the organic material can lead to the target design strength not being achieved. In order to investigate the influence of humic substances, in particular humic acids, on the strength‐determining cement hydration, the objective of the present study was to quantify the humic fractions of different organic soils in order to asses processes involved in the setting process during subsequent strength testing. In addition, a color scale was developed for the qualitative determination of humic acids, which is proposed for use in practice. The analysis of the humic fractions is based on their extraction and subsequent determination by UV/VIS spectroscopy using calibration standards. The subsequent testing of the unconfined compressive strength is based on binder‐improved sand samples, to which organic material was added in different proportions. It is shown that not only the choice of the binder nor the proportion of the organic admixtures, but in particular the composition of the organic material has an influence on the stabilization potential of organogenic and organic soils.