No description available.

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Supported stope mining is one of the most common types of mining in the modern day gold mining industry. The excavated regions, where ore is extracted, are supported with a combination of roof-bolting, timber packs, backfill, timber props and mechanical prop technologies. In order to install a support system that will be able to absorb the energy released by the elastic movement of the surrounding rock mass and support the unstable hanging wall, it is necessary for the rock engineer to know how the individual types of support will react to different load conditions in order to design a safe support system. Current support systems are developed using knowledge from past experience and trial and error processes. These are expensive and time consuming methods that can possibly be improved and made more cost effective by using modern design techniques. A study was conducted to determine the feasibility of the application of Finite Element Modelling (FEM) to the deformation of a modern support unit under specified quasi-static and dynamic stope load conditions with the view to assist in the prediction of the operational performance of support units that cannot be experimentally tested due to a lack of test equipment, capabilities and facilities. The study was extended by investigating the theoretical possibility of buckling due to an impact load on the prop and the performance of the prop. To achieve this, a simulation was carried out using ANSYS™ transient structural software to determine whether it is possible to simulate the performance curve of a prop. Computerised methods were used to determine the possibility of failure due to buckling and the implications of buckling, if it occurs, on the performance of a specific support prop design. In summary this study proved that it is possible to simulate the performance curve of a friction prop design in order to compare the result obtained with the required performance, provided that the correct friction coefficients between prop mating surfaces are known. It also presents a methodology to investigate the theoretical effect of high velocity impact load on the buckling potential of a friction prop design and slender columns in general, which is highly applicable to these types of support. The methodologies used in this study can be applied to different designs of friction props, and possibly reduce the development costs and implementation time of these types of support units. / MIng (Mechanical Engineering), North-West University, Potchefstroom Campus, 2014

Supported stope mining is one of the most common types of mining in the modern day gold mining industry. The excavated regions, where ore is extracted, are supported with a combination of roof-bolting, timber packs, backfill, timber props and mechanical prop technologies. In order to install a support system that will be able to absorb the energy released by the elastic movement of the surrounding rock mass and support the unstable hanging wall, it is necessary for the rock engineer to know how the individual types of support will react to different load conditions in order to design a safe support system. Current support systems are developed using knowledge from past experience and trial and error processes. These are expensive and time consuming methods that can possibly be improved and made more cost effective by using modern design techniques. A study was conducted to determine the feasibility of the application of Finite Element Modelling (FEM) to the deformation of a modern support unit under specified quasi-static and dynamic stope load conditions with the view to assist in the prediction of the operational performance of support units that cannot be experimentally tested due to a lack of test equipment, capabilities and facilities. The study was extended by investigating the theoretical possibility of buckling due to an impact load on the prop and the performance of the prop. To achieve this, a simulation was carried out using ANSYS™ transient structural software to determine whether it is possible to simulate the performance curve of a prop. Computerised methods were used to determine the possibility of failure due to buckling and the implications of buckling, if it occurs, on the performance of a specific support prop design. In summary this study proved that it is possible to simulate the performance curve of a friction prop design in order to compare the result obtained with the required performance, provided that the correct friction coefficients between prop mating surfaces are known. It also presents a methodology to investigate the theoretical effect of high velocity impact load on the buckling potential of a friction prop design and slender columns in general, which is highly applicable to these types of support. The methodologies used in this study can be applied to different designs of friction props, and possibly reduce the development costs and implementation time of these types of support units. / MIng (Mechanical Engineering), North-West University, Potchefstroom Campus, 2014

Thesis (MSc)--Stellenbosch University, 2015. / ENGLISH ABSTRACT: The increasing awareness of climate change causes a growing interest in pavement rehabilitation. Pavement rehabilitation by in-situ stabilisation with bitumen reduces the extraction of natural aggregate resources while enhancing flexibility and durability properties, which lowers maintenance costs over the design-life of the pavement structure. Incorporating Bitumen Stabilised Materials (BSMs) into a pavement structure can therefore have economic and environmental benefits, but more research is needed to fully understand the behaviour and potential of these materials. Stabilising materials with bitumen provides useful properties to pavement layers. The “TG2 2nd Edition, Bitumen Stabilised Materials” was published by the Academy of South Africa in May 2009, which provides a good understanding of the usage of Bitumen Stabilised Materials (BSMs). However, the shrinkage and flexible behaviour of these materials are still not fully understood and therefore more research on these materials is needed. The aim of this project is thus to determine the shrinkage and flexible behaviour of BSMs to incorporate these behavioural types in the revised design method for flexible pavements in the SAPDM. In addition, the influence of several additives on the shrinkage and flexible behaviour of BSMs have been evaluated to get an improved understanding of these properties. The additives included cement (1% and 2% content) and both bitumen emulsion (0.9% and 2.4% content) and foamed bitumen (only 2.4% content). Two linear shrinkage testing methods have been designed to test the shrinkage potential of BSMs, including a beam testing method and a cylindrical testing method. Based on the usage of the shrinkage measurements the applicable method can be used to determine the shrinkage potential of a BSM. The flexibility is a more complex property and was tested using a simple monotonic beam test. The strain-at-break parameter obtained from this test provided an indication of the material flexibility. Slight differences in the trends were observed between beam and cylindrical shrinkage due to specimen geometry, exposed surface area and shrinkage testing direction. Beam specimens initially show swelling when bitumen is added to the mixture and shrinks thereafter. Cylindrical specimens on the other hand show initial shrinkage followed by a slight length increase, where after shrinkage continues. The additives had the same influence on the shrinkage for both the beam and cylindrical specimens. Although all shrinkage measurements were small, an increase in bitumen reduced shrinkage and an increase in cement increased shrinkage. Stabilisation with foamed bitumen rather than bitumen emulsion proved to show less shrinkage, but only in combination with 2% cement. The strain-at-break, dissipated energy and material stiffness calculated from the monotonic beam tests provided a good indication of the flexibility behaviour of BSMs. Higher bitumen content increased the flexibility potential and an increase in cement decreased the flexibility potential of BSMs. This project has provided good insight on both the shrinkage and flexibility behaviour of BSMs, which can be used in the revised copy of the SAPDM. Increased bitumen contents decreases the shrinkage potential and increases the flexibility of a BSM. Increased cement contents on the other hand, increases shrinkage and decreases flexibility of BSMs. The correct combination of cement and bitumen in a BSM can thus provide a material with the wanted flexibility while keeping the shrinkage to a minimum. / AFRIKAANSE OPSOMMING: Die toenemende bewustheid van klimaatsverandering veroorsaak toenemende belangstelling in die rehabilitasie van plaveisels. Plaveisel rehabilitasie deur in-veld stabilisasie met bitumen verminder die ontginning van natuurlike hulpbronne, terwyl die verbetering van buigsaamheid en duursaamheid eienskappe die onderhoudskoste verlaag oor die ontwerp-lewe van die plaveiselstruktuur. Die inkorporasie van Bitumen Gestabiliseerde Materiale (BGM) in 'n plaveisel struktuur kan dus omgewings en ekonomiese voordele inhou. Meer navorsing word wel benodig om die gedrag van hierdie materiale beter te verstaan. Die stabilisering van materiale met bitumen verskaf nuttige eienskappe aan 'n plaveisellaag. Die "TG2 2de Uitgawe, Bitumen Gestabiliseerde Materiale" is gepubliseer deur die Akademie van Suid-Afrika in Mei 2009 en verskaf 'n goeie begrip van Bitumen Gestabiliseerde Materiale (BGM). Die krimpings en buigsaamheid gedrag van die materiaal word wel nog nie ten volle verstaan nie en daarom word meer navorsing oor hierdie materiaal benodig. Die doel van hierdie projek is dus om die krimpings gedrag sowel as die buigsaamheid gedrag van 'n BGM te bepaal en sodoende die kennis te gebruik in die hersiende ontwerp metode vir buigsame plaveisels in die SAPDM. Die invloed van verskeie bymiddels op die krimpings en buigsaamheid gedrag van 'n BGM is ook geëvalueer om 'n beter begrip van hierdie eienskappe te verkry. Die bymiddels sluit sement in (1% en 2% inhoud) asook beide emulsie bitumen (0,9% en 2,4% inhoud) en skuim bitumen (slegs 2.4% inhoud). Twee lineêre krimpings toets metodes was ontwerp om die krimping potensiaal van BGM's te bepaal, wat 'n balk toets metode en 'n silindriese toets metode insluit. Die metode wat gebruik sal word om die krimping van 'n BGM te bepaal moet baseer word op die toepassing waarvoor die krimpings resultate gebruik gaan word. Die buigsaamheid is 'n meer komplekse eienskap en was getoets met behulp van 'n eenvoudige monotoniese balk toets. Die spanning-by-breekpunt waardes wat verkry was vanuit die balktoetse, het 'n goeie aanduiding van die buigsaamheid van die materiaal verskaf. Klein verskille in krimpingstendense tussen balk en silindriese proefstukke is opgemerk tydens die projek en is veroorsaak deur die geometrie van die proefstuk, die blotgestelde oppervlakte asook die rigting van kimp toetsing. Balk proefstukke toon aanvanklike swelling wanneer bitumen bygevoeg is, gevolg deur krimping. Silindriese proefstukke aan die ander kant toon aanvanklike krimping gevolg deur 'n effense toename in lengte, waarna krimping weer plaasvind. Die bymiddles het dieselfde invloed op die krimping van beide die balk en silindriese proefstukke. Alhoewel al die krimpingswaardes baie klein was, het 'n toename in bitumen 'n vermindering in krimping voortgebring en 'n toename in sement het 'n toename in krimping voortgebring. Stabilisasie met skuim bitumen in plaas van emulsie bitumen toon verlaagde krimping, maar slegs in kombinasie met 2% sement. Die spanning-by-breekpunt, verkose energie en materiaal styfheid wat bereken is vanaf die monotoniese balk toets resultate, het 'n goeie aanduiding van die buigsaamheid gedrag van BGM's verskaf. 'n Hoër bitumen inhoud verhoog die buigsaamheid potensiaal van BGM‟s terwyl 'n toename in sement die buigsaamheid potensiaal van BGM's verlaag. Hierdie projek bied goeie insigte vir beide die krimpings en buigsaamheid gedrag van BGM's, wat in die hersiende ontwerp metode van die SAPDM gebruik kan word. Verhoogde bitumen inhoud verminder die krimping potensiaal en verhoog die buigsaamheid van 'n BGM. Verhoogde sement inhoud aan die ander kant, verhoog krimping en verminder buigsaamheid van BGM's. Die korrekte kombinasie van sement en bitumen in 'n BGM kan dus 'n materiaal produseer met die gewenste buigsaamheidseienskappe en terselfde tyd die krimping tot 'n minimum beperk.

Im Straßenbau sind Tragschichten ohne Bindemittel (ToB) die konstruktive Grundlage des frostsicheren Oberbaus unabhängig von der Bauweise oder der Belastungsklasse. Das mechanische Verformungsverhalten von ToB ist sowohl durch elastische als auch durch plastische Verzerrungen geprägt, wobei die Größe der jeweiligen Dehnungen/Stauchungen u. a. von der Art und Größe der Beanspruchung abhängt. Erschwerend kommt der Einfluss unterschiedlichster, derartige Gemische beeinflussender Randbedingungen hinzu. Verwiesen sei z. B. auf die Materialdichte, den Wassergehalt, Korngrößenverteilungen oder die Kornform. Die thermische Beanspruchung ungebundener Gesteinskorngemische (ofentrockener Zustand) innerhalb des Gebrauchstemperaturbereiches ist für das elastische Materialverhalten als unbedeutende Einflussgröße einzustufen. Dies gilt nicht mehr wenn Wasser im Material vorhanden ist und Temperaturänderungen vom positiven in den negativen °C-Temperaturbereich (oder entgegengesetzt) vorliegen. Die klimatischen Randbedingungen in Deutschland bedingen jedoch sowohl positive als auch negative °C-Temperaturen in den ToB, welche sehr häufig wechseln können. Deshalb ist ein Schwerpunkt der vorliegenden Arbeit die Untersuchung des elastischen Verformungsverhaltens von Gesteinskorngemischen unter triaxialen Bedingungen und zyklischer Beanspruchung sowie zusätzlicher thermischer Beeinflussung des Materials. Von besonderer Bedeutung hierbei ist die Untersuchung des mechanischen Verformungsverhaltens während des Aggregatzustandswechsels des im Gesteinskorngemisch existenten Wassers von der fluiden in die kristalline Zu-standsform im Zuge der Materialabkühlung bzw. von der kristallinen in die fluide Zustandsform im Zuge der Materialerwärmung. Für die Analyse des spannungsabhängigen Materialverhaltens bei unterschiedlichen Verdichtungsgraden und Wassergehalten sowohl mit als auch ohne zusätzliche thermische Beeinflussung des Materials, stellt die Erarbeitung einer geeigneten Prüfprozedur einen weite-ren essentiell erforderlichen Bearbeitungsschwerpunkt im Rahmen des Untersuchungsprogramms dar. Neben der bekannten Temperaturunabhängigkeit von ToB im positiven °C-Temperaturbereich (Gebrauchstemperaturbereich) kann im Ergebnis der vorliegenden Arbeit festgestellt werden, dass Gleiches gilt wenn das im Gesteinskorngemisch existente Wasser quasi-vollständig kristallisiert ist und dieser Zustand unverändert erhalten bleibt (bzw. eine weitere Abkühlung vorliegt), d. h. die Massenanteile von Wasser in fluider und kristalliner Form als konstant angesehen werden können. Temperaturzustände, welche zwischen den beiden zuvor genannten Sachverhalten eingeordnet werden können (unabhängig davon, ob ein Abkühlungs- oder Erwärmungsprozess vorliegt), beeinflussen das mechanische Verformungsverhalten des Materials infolge des Aggregatzustandswechsels von Was-ser im Gesteinskorngemisch erheblich. Im Rahmen der durchgeführten Untersuchungen kann u. a. herausgearbeitet werden das nicht nur ohne sondern auch bei thermischer Beeinflussung der Wassergehalt dominanten Charakter aufweist. Ein steigender Wassergehalt führt bei thermisch unbeeinflusstem Mate-rial zum bekannten Anstieg der elastischen Materialantwort. Bei thermischer Beeinflussung tritt ein gegenteiliges Phänomen auf. Die elastische Dehnung nimmt bei gleichen Beanspru-chungsrandbedingungen und steigendem Wassergehalt (dränierte Bedingungen) erheblich ab und kann mit dem ansteigenden kristallinen Wasseranteil im Gesteinskorngemisch begründet werden. Die Spannungsabhängigkeit des Gesteinskorngemisches, welche für den thermisch unbeeinflussten Zustand bekannt ist, kann hierbei resultierend aus dem vergleichsweise geringen Kristallisationsfortschritt von Wasser zum Betrachtungszeitpunkt auch für den thermisch beeinflussten Zustand zu Beginn der Abkühlphase bzw. am Ende der Erwärmungsphase festgestellt werden. Sowohl bei quasi-vollständigem Durchfrieren als auch bei fortschrei-tender Materialabkühlung und damit steigender kristalliner Wasseranteile im Gesteinskorngemisch kann im Rahmen der festgelegten Prüfbedingungen, der festgelegten Prüfprozedur und der definierten Beanspruchungszustände linear elastisches Materialverhalten unterstellt werden.

Ce travail de thèse a eu comme objectif la mise en place et la validation d’une méthodologie expérimentale pour le suivi de l’évolution in-vitro de substituts osseux à base de phosphates de calcium. Du phosphate dicalcique dihydraté (DCPD, CaHPO4·2H2O) et du phosphate tricalcique bêta (β-TCP, β-Ca3(PO4)2) ont été choisis comme matériaux modèles de deux grandes classes de substituts osseux: les “biosolubles” (sujets à dissolution après implantation) et les “biorésorbables” (sujets à résorption cellulaire après implantation). Pour l’étude des phénomènes de dissolution et de reprécipitation observés lorsque les phosphates de calcium sont plongés en solution, ces matériaux ont été produits sous forme d’échantillons microporeux (60% de porosité pour le DCPD, 75% pour le β-TCP) et soumis à des tests de dissolution in-vitro en conditions statiques ou dynamiques (sans ou avec renouvellement du liquide) dans différentes solutions tamponnées à pH physiologique (TRIS et PBS) et pour des durées s’étalant entre 30 minutes et 2 mois. L’analyse des propriétés physico-chimiques, microstructurales et mécaniques des échantillons avant et après immersion a permis d’évaluer l’influence du type de milieu et des conditions de test choisies sur l’évolution des échantillons. Une attention particulière a été prêtée à la caractérisation mécanique: la technique de micro-indentation instrumentée sphérique a été préférée à autres essais plus conventionnels. Cette technique permet d’évaluer plusieurs paramètres tels que la dureté et le module de Young de façon quasi non-destructive et à une échelle locale. En conséquence, l’utilisation de la micro-indentation s’est avérée d’une grande aide pour le suivi des caractéristiques d’échantillons dégradés qui présentaient un gradient de propriétés entre la surface (où le processus de dégradation commence) et le cœur (sujet à des changements sur plus long terme). La dernière partie de cette étude a été dédiée à l’étude du deuxième phénomène qui entraine la résorption de substituts osseux in-vivo, à savoir la résorption cellulaire. Pour cela des essais cellulaires avec des cellules précurseurs d’ostéoclastes ont été réalisés sur des échantillons denses de β-TCP pur ou dopé avec 5% molaire de magnésium. L’addition de cet élément est censée modifier les propriétés du matériau (notamment sa solubilité) et, par conséquence, modifier le comportement cellulaire. Les résultats des tests ont confirmé la cytocompatibilité des deux types de β-TCP, mais ont également mis en avant une difficulté d’activation des ostéoclastes. Deux des causes possibles seraient liées à la topographie de surface des échantillons et au relargage des ions calcium suite à la dissolution du matériau. / The present Ph.D. thesis work was aimed to establish and assess an experimental methodology to monitor the in-vitro evolution of calcium phosphate (CaP) bone substitutes. Dicalcium phosphate dihydrate and beta-tricalcium phosphate were chosen as model of two main classes of bone substitutes: “biosoluble” ones (which undergo dissolution after implantation) and “bioresorbable” ones (which undergo cellular resorption after implantation). In order to study the dissolution and precipitation phenomena, which take place once CaPs are immersed in solution, these materials were produced in the form of micro-porous samples (60% of porosity for DCPD, 75% for β-TCP) and used for dissolution tests in-vitro in static and dynamic conditions (without or with liquid renewal) in different buffered solutions at physiologic pH (TRIS and PBS) and for periods of time ranging between 30 minutes and 2 months. The analysis of the physico-chemical, microstructural and mechanical properties of the samples before and after immersion allowed to evaluate the influence of the chosen medium and immersion conditions on the evolution of the specimens. Particular attention was paid to the mechanical characterisation: instrumented spherical micro-indentation was preferred to other more conventional tests. This technique enables the evaluation of several parameters such as the hardness and the Young’s modulus in a quasi-non-destructive way and on a local scale. As a consequence, the use of micro-indentation proved to be of great help for monitoring the characteristics of the degraded specimens, which presented a gradient of properties between the surface (where the degradation process starts) and the core (subject to changes on a longer period). The last part of this work was focused on the study of the second main phenomenon, which takes part in the in-vivo resorption of bone substitutes, that is to say the cellular resorption. For this purpose, cellular tests with osteoclast-precursor cells were carried out on dense samples made of pure and magnesium-doped β-TCP (5 mol.% of Mg). The addition of magnesium was aimed to modify the properties of the material and, as a consequence, the cellular behavior. The results confirmed the cytocompatibility of both types of β-TCP, but they also showed a difficult activation of osteoclasts. Two of the possible causes would be linked to the topography of the surface of the specimens and to the release of calcium ions due to the dissolution of the material.

In der vorliegenden Arbeit werden die Möglichkeiten zur Traglaststeigerung von Beton- und Stahlbetonbauteilen unter Biegebeanspruchung durch das Verstärken mit textiler Bewehrung experimentell untersucht. Nach einer ausführlichen Recherche alternativer Techniken zur Querschnittsergänzung hinsichtlich der jeweiligen Beschichtungstechnologie, Anwendbarkeit und des Bemessungsmodells wird das Verstärken mit textilbewehrtem Beton als ein vorteilhaftes Verfahren deutlich herausgestellt. Ein weiterer Schwerpunkt ist die Beschreibung des Materialverhaltens der beteiligten Baustoffe mit Hauptaugenmerk auf die sich verändernden Materialeigenschaften der textilen Einzelfaser mit fortschreitender Weiterverarbeitung zum Garn bis hin zu einer textilen Bewehrungsstruktur. Die experimentellen Untersuchungen wurden an Platten und Balken durchgeführt, die aus einem Beton der Festigkeitsklasse C20/25 bestanden. Die Verstärkung erfolgte mittels textiler Bewehrungen aus alkaliresistentem Glas-Textil. Der Betonstahlbewehrungsgrad der untersuchten Bauteile variierte ebenso wie die textile Bewehrungsfläche. Die Versuche werden hinsichtlich der möglichen Traglasterhöhung gegenüber unverstärkten Referenzbauteilen sowie den Verformungen, Rotationen, Dehnungen und der Rissentwicklung ausgewertet. Anschließend wird ein Bemessungsvorschlag für textil verstärkte Bauteile unterbreitet.

Le matériau composite carbone/carbone ou C/C est utilisé en temps que matériau de friction en freinage aéronautique. Matériau complexe tant du point de vue de sa description microstructurale que de son comportement sous sollicitations tribologiques, il a été l’objet de nombreuses études visant à mieux comprendre les mécanismes régissant sa réponse (frottement, endommagement, usure) à ces sollicitations. Dans cette étude nous nous focalisons sur l’aspect mécanique de cette réponse. En particulier, nous nous intéressons aux endommagements présents dans le matériau : nous souhaitons étudier tant leurs origines que leur influence sur le comportement du matériau. Pour cela, nous choisissons une approche combinée numérique et expérimentale, nous permettant d’identifier de façon exhaustive ces endommagements puis de construire un modèle numérique tribologique permettant d’étudier les mécanismes d’usure du matériau. Nous montrons comment les mécanismes d’accommodation en volume du 1er corps influent sur les détachements de particules en surface, nous conduisant à parler de dialogue tribologique surface/volume. Le modèle numérique utilise la méthode des éléments discrets pour représenter 1er et 3ième corps simultanément. Un travail est réalisé autour de la représentativité du modèle vis-à-vis des caractéristiques mécaniques du composite C/C. Nous proposons également une démarche de recherche d’un Volume Elémentaire Représentatif sous condition de contact. Ce modèle ainsi que les observations du matériau nous permettent de proposer un scenario de comportement tribologique du composite C/C, en fonction des sollicitations thermomécaniques qui lui sont appliquées et correspondant aux différents types de freinages aéronautiques. Les endommagements identifiés dans le volume du matériau se révèlent être bénéfiques dans certains cas de figure au travers d’un mécanisme de rigidification du matériau intervenant à haute température, ce qui nous conduit à parler d’ « endommagement utile ». Le scenario intègre donc ce phénomène, ainsi que d’autres tant mécaniques que physicochimiques et identifiés par cette étude ou dans la littérature, et montre comment leur équilibre « dynamique » produit le comportement tribologique identifié du matériau pour les différentes gammes de sollicitations qui lui sont appliquées. / Carbon/Carbon (or C/C) composite is used as a friction material in aeronautical braking applications. This is a complex material from both microstructural and tribological behavior points of view. Thus, it has been studied through various works for several years, aiming at understanding what mechanisms guide this material response (friction, damage, wear) under tribological conditions. In this study, a focus is performed on mechanical aspects such as damages that occur in the numerical and experimental approach, in view to identify and classify the damages as well as to build a numerical model used to investigate wear mechanisms. It is underlined how first-body accommodation mechanisms have a great influence on particles detachment at the interface, as a surface/volume tribological dialogue take place. This model is based on the Discrete Elements method and represents simultaneously first- and third-body; such model is able to represent fist-body degradation as well as creation and flow of third-body particles. Its representativeness is ensured through experimental comparisons, particularly on mechanical aspects. A procedure is proposed for the research of a Representative Elementary Volume under contact conditions. Model results and material observations allow proposing a global scenario explaining C/C composite behavior under tribological conditions, which are representative of different aeronautical braking cases. Damages, identified in the volume of the first-body, reveal themselves to be sometimes beneficial, and could be characterized as “useful damages”. The scenario takes into account this phenomenon, as well as thermal, mechanical and physicochemical ones, identified from this work or literature. It explains the influences of these parameters on C/C tribology and show how the dynamic equilibrium between them results on the C/C response, particularly its wear mechanism.

Im Straßenbau sind Tragschichten ohne Bindemittel (ToB) die konstruktive Grundlage des frostsicheren Oberbaus unabhängig von der Bauweise oder der Belastungsklasse. Das mechanische Verformungsverhalten von ToB ist sowohl durch elastische als auch durch plastische Verzerrungen geprägt, wobei die Größe der jeweiligen Dehnungen/Stauchungen u. a. von der Art und Größe der Beanspruchung abhängt. Erschwerend kommt der Einfluss unterschiedlichster, derartige Gemische beeinflussender Randbedingungen hinzu. Verwiesen sei z. B. auf die Materialdichte, den Wassergehalt, Korngrößenverteilungen oder die Kornform. Die thermische Beanspruchung ungebundener Gesteinskorngemische (ofentrockener Zustand) innerhalb des Gebrauchstemperaturbereiches ist für das elastische Materialverhalten als unbedeutende Einflussgröße einzustufen. Dies gilt nicht mehr wenn Wasser im Material vorhanden ist und Temperaturänderungen vom positiven in den negativen °C-Temperaturbereich (oder entgegengesetzt) vorliegen. Die klimatischen Randbedingungen in Deutschland bedingen jedoch sowohl positive als auch negative °C-Temperaturen in den ToB, welche sehr häufig wechseln können. Deshalb ist ein Schwerpunkt der vorliegenden Arbeit die Untersuchung des elastischen Verformungsverhaltens von Gesteinskorngemischen unter triaxialen Bedingungen und zyklischer Beanspruchung sowie zusätzlicher thermischer Beeinflussung des Materials. Von besonderer Bedeutung hierbei ist die Untersuchung des mechanischen Verformungsverhaltens während des Aggregatzustandswechsels des im Gesteinskorngemisch existenten Wassers von der fluiden in die kristalline Zu-standsform im Zuge der Materialabkühlung bzw. von der kristallinen in die fluide Zustandsform im Zuge der Materialerwärmung. Für die Analyse des spannungsabhängigen Materialverhaltens bei unterschiedlichen Verdichtungsgraden und Wassergehalten sowohl mit als auch ohne zusätzliche thermische Beeinflussung des Materials, stellt die Erarbeitung einer geeigneten Prüfprozedur einen weite-ren essentiell erforderlichen Bearbeitungsschwerpunkt im Rahmen des Untersuchungsprogramms dar. Neben der bekannten Temperaturunabhängigkeit von ToB im positiven °C-Temperaturbereich (Gebrauchstemperaturbereich) kann im Ergebnis der vorliegenden Arbeit festgestellt werden, dass Gleiches gilt wenn das im Gesteinskorngemisch existente Wasser quasi-vollständig kristallisiert ist und dieser Zustand unverändert erhalten bleibt (bzw. eine weitere Abkühlung vorliegt), d. h. die Massenanteile von Wasser in fluider und kristalliner Form als konstant angesehen werden können. Temperaturzustände, welche zwischen den beiden zuvor genannten Sachverhalten eingeordnet werden können (unabhängig davon, ob ein Abkühlungs- oder Erwärmungsprozess vorliegt), beeinflussen das mechanische Verformungsverhalten des Materials infolge des Aggregatzustandswechsels von Was-ser im Gesteinskorngemisch erheblich. Im Rahmen der durchgeführten Untersuchungen kann u. a. herausgearbeitet werden das nicht nur ohne sondern auch bei thermischer Beeinflussung der Wassergehalt dominanten Charakter aufweist. Ein steigender Wassergehalt führt bei thermisch unbeeinflusstem Mate-rial zum bekannten Anstieg der elastischen Materialantwort. Bei thermischer Beeinflussung tritt ein gegenteiliges Phänomen auf. Die elastische Dehnung nimmt bei gleichen Beanspru-chungsrandbedingungen und steigendem Wassergehalt (dränierte Bedingungen) erheblich ab und kann mit dem ansteigenden kristallinen Wasseranteil im Gesteinskorngemisch begründet werden. Die Spannungsabhängigkeit des Gesteinskorngemisches, welche für den thermisch unbeeinflussten Zustand bekannt ist, kann hierbei resultierend aus dem vergleichsweise geringen Kristallisationsfortschritt von Wasser zum Betrachtungszeitpunkt auch für den thermisch beeinflussten Zustand zu Beginn der Abkühlphase bzw. am Ende der Erwärmungsphase festgestellt werden. Sowohl bei quasi-vollständigem Durchfrieren als auch bei fortschrei-tender Materialabkühlung und damit steigender kristalliner Wasseranteile im Gesteinskorngemisch kann im Rahmen der festgelegten Prüfbedingungen, der festgelegten Prüfprozedur und der definierten Beanspruchungszustände linear elastisches Materialverhalten unterstellt werden.