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Der wissenschaftliche Untersuchungsstand von Zeitweise fließfähigen, selbstverdichtenden Verfüllbaustoffen (ZSFV) unter Zugabe von Zement und/ oder Bentonit sowie Wasser zu Grundmaterial ist gering. Die OTH Regensburg (OTH.R) untersucht im Forschungsvorhaben EnEff systematisch verschiedene ZFSV für den Einsatz im Infrastrukturbau, speziell Fernwärmeleitungen. Neben der dort hauptsächlich interessierenden Kontaktmechanik zu axialen Temperaturdehnungsbehinderung werden bodenmechanische Eigenschaften und deren Zeitabhängigkeit untersucht. Im Beitrag werden nach einer einführenden Charakterisierung von ZFSV und kurzen Darstellung der Bedeutung der Zugabe von Zement und Bentonit Ergebnisse von bodenmechanischen Untersuchungen in Abhängigkeit des Materialalters und teilweise in Referenz zum Grundmaterial (hier: Boden) vorgestellt. Im Weiteren werden zwei auf ZFSV adaptierte, zementbasierte Prognosemodelle zur Vorhersage der zeitlichen Entwicklung der Druckfestigkeit vorgestellt.

Stabilisierungssäulen sind hydraulisch abgebundene und unbewehrte, schlanke, pfahlartige Tragglieder, welche in der Praxis zunehmend als ökonomische Alternative zu Tieferführungen, Pfahlgründungen oder Bodenaustauschmaßnahmen eingesetzt werden. Bei der Anwendung von Stabilisierungssäulen sind grundsätzlich zwei wesentliche Einsatzzwecke zu unterscheiden: Ableitung oberflächlicher Lasten in tieferliegende tragfähigere Schichten (Setzungsreduktion) vs. Erhöhung der Gesamtstandsicherheit (Böschungsbruch, Grundbruch). In beiden Fällen ist jedoch eine eingehende Berücksichtigung des Lastabtragungsverhaltens und der Interaktion zwischen Boden und Stabilisierungssäulen erforderlich. Aufgrund der im Vergleich zu konventionellen Pfählen geringeren Durchmesser sowie der fehlenden Bewehrung versagen die Tragglieder bereits bei geringen Querbeanspruchungen. Die beim Verlust der Gesamtstandsicherheit auftretenden Versagensmechanismen der Stabilisierungssäulen werden nicht durch die in den bestehenden Normen getroffenen Annahmen abgedeckt, wodurch in der Praxis verbreitete Ansätze, wie z. B. die Berücksichtigung der Stabilisierungssäulen über „verschmierte Bodenparameter“ den Beitrag der Tragglieder zumeist deutlich überschätzen. Im vorliegenden Beitrag wird die Wirkungsweise von Stabilisierungssäulen bei axialer und lateraler Beanspruchung erläutert und anschließend ein praxisnaher Ansatz aufgezeigt, wie Stabilisierungssäulen beim Nachweis gegen Grundbruch eines Streifenfundaments berücksichtigt werden können.

Das Lastabtragungsverhalten und die Interaktion schlanker, unbewehrter, hydraulisch gebundener Tragglieder mit dem umgebenden Boden wird bei Nachweisen der Gesamtstandsicherheit mit bestehenden Bemessungsansätzen nicht zutreffend erfasst. Mit numerischen Modellierungen werden die Interaktion pfahlartiger Tragglieder mit dem umgebenden Boden sowie die daraus resultierenden Versagensmechanismen untersucht. Die Validierung des numerischen Modells erfolgt durch Nachrechnung von 1g-Modellversuchen. Das validierte Modell wird darauf für die Sensitivitätsanalyse und die Ableitung eines analytischen Modells genutzt. Mit dem analytischen Berechnungsansatz wird die Aktivierung der Bemessungswiderstände von pfahlartigen Traggliedern quantifiziert. Es werden Berechnungsmethoden zur Berücksichtigung der Bemessungswiderstände der pfahlartigen Tragglieder beim Nachweis der Gesamtstandsicherheit aufgezeigt.