Masterarbeit (abgeschlossen)

Ricarda Puls

Auswertung von Säulenversuchen zur Abbildung des Filtrationsverhaltens von Bentonitsuspensionen in kohäsionslosem Lockergestein

Zum Eindringvorgang von Bentonitsuspensionen in kohäsionsloses Lockergestein werden verschiedene theoretische Modelle nach DIN 4126 als grundlegend angesehen und gehen in Stützdruckberechnungen für Schlitzwände ein. König & Schröder (2015) unterscheiden die Modelle Penetration, Filtration, Kolmation und Hybrid.

Das Modell "Penetration" (reine Eindringung) setzt voraus, dass die Porenräume im Korngerüst des Lockergesteins größer sind als die in der Suspension dispergierten Bentonitpartikel. Bei Druckbeaufschlagung dringt die Bentonitsuspension vollständig in den Porenraum und stagniert in einer bestimmten Tiefe. Beim Modell "Filtration" sind die Porenräume im Korngerüst des Lockergesteins kleiner als die in der Suspension dispergierten Bentonitpartikel. Bei Druckbeaufschlagung werden die Bentonitpartikel an der Eintrittsfläche zum Lockergestein abgefiltert und das Trägermedium (Wasser) fließt in den Porenraum. Sukzessive Anlagerung weiterer Partikel lässt eine nahezu undurchlässige Membran (Filterkuchen) entstehen. Die „Kolmation“ wird als innerer Filterkuchen bezeichnet, wobei sich der Porenraum mit Partikeln zusetzt und Strömungskräfte den Flüssigkeitsdifferenzdruck auf die Kornoberflächen übertragen. Das „Hybrid“-Modell wird beschrieben als reine Penetration mit nachträglicher Filterku-chenbildung an der Eintrittsfläche des Korngerüsts.
Schlötzer (1995) unterteilt den Vorgang der „Filtration“ zusätzlich in die Mechanismen Oberflächenfiltration, Kuchenfiltration und Tiefenfiltration.

Ziel dieser Masterarbeit ist die Auswertung von experimentellen Untersuchungen zur Validierung verschiedener Modelle zum Eindring- und Filtrationsverhalten von Bentonitsuspension in kohäsionsloses Lockergestein.