Anti-Aging für die Straße

Bisher war nur wenig erforscht, was genau dadurch wann im Beton passiert. Bochumer Ingenieure haben dies experimentell untersucht. Ihre Erkenntnisse lassen sich auch nutzen, um langlebigere Straßen zu planen.

Die Forscher berichten in der aktuellen Sonderausgabe von RUBIN, dem Wissenschaftsmagazin der Ruhr-Universität Bochum.

25 Millionen Lastwechsel im Labor

Wer macht sich bei der Fahrt schon darüber Gedanken, wie die Kraft seines Autos in die Straße gelangt? Bochumer Ingenieure haben sich damit intensiv beschäftigt, denn die veränderliche (zyklische) Belastung durch den rollenden Verkehr war bislang nur wenig erforscht. Um der Sache auf den Grund zu gehen, stellten sie zylindrische Betonprobekörper aus verschiedensten Betonen her und setzten sie im Labor in einer Presse bis zu 25 Millionen Lastwechseln aus. An festgelegten Punkten im Versuchsablauf maßen sie zum einen die Ausdehnung der Probekörper – denn durch die Belastung lockert sich das Gefüge des porösen Baustoffs Beton auf. Zum anderen führten sie Ultraschallmessungen durch, die Aufschluss darüber geben, wie dicht bzw. aufgelockert der Baustoff ist. Mikroskopische Untersuchungen von feinen Schnitten der geprüften Betone und Tests, wie viel Wasser der Baustoff aufsaugen konnte, ergänzten die Experimente.

Längeres Leben für dickere Autobahndecken

Es zeigte sich, dass der Beton mit zunehmender Lastzyklenzahl immer poröser wurde und entsprechend auch immer mehr Flüssigkeit aufnehmen konnte – für Straßen heißt das, dass je mehr Fahrzeuge die Fahrbahn passiert haben, desto mehr Regenwasser eindringen kann. Durch seine Ausdehnung beim Gefrieren schreitet der Schädigungsprozess weiter voran. Auch Taumittel können dann leichter eindringen und weitere Schäden anrichten. Die mikroskopischen Untersuchungen zeigten außerdem eine steigende Zahl von Mikrorissen im Beton, die seine Stabilität beeinträchtigen. Ihre Ausbildung lässt sich durch die Wahl der Zuschlagsstoffe allerdings auch beeinflussen: Weichere Zuschlagstoffe wie Sandstein sind günstiger als harte wie etwa Basalt. Auch feinste Poren im Straßenbelag können Schäden vermeiden helfen. Ebenso wirkt eine geringfügig größere Bemessung von Betonbauteilen den Berechnungen der Bochumer Ingenieure zufolge Langzeitschäden entgegen: Schon eine nur drei Zentimeter dickere Betondecke kann einer Autobahn zu einem längeren Leben verhelfen.

Weitere Themen im SFB-RUBIN

Weitere Themen in RUBIN: „Garantiert sicher – planen, bauen, überwachen“, Interview mit Prof. Dr. Friedhelm Stangenberg (Sprecher des SBF 398); „Simulierte Alterung: Referenzbauwerk Straßenbrücke präzisiert Lebensdauerprognose für ein bautechnisches Alterungs-Management“ (Lehrstuhl Stahlbeton- und Spannbetonbau); „Die an den Fundamenten rütteln: Langzeitverformungen bei Offshore-Windenergieanlagen“ (Institut für Bodenmechanik und Felsmechanik, TU Karlsruhe); „Eigendynamik unerwünscht: Wie Druckwellen von Hochgeschwindigkeitszügen wirken“ (Fakultät für Bau- und Umweltingenieurwesen, Ingenieurbüro Niemann&Partner, Bochum); „Müde Metalle: Lebensdaueranalysen zyklisch beanspruchter Stahltragwerke“ (Lehrstuhl für Statik und Dynamik), „Mit Zufällen rechnen: Stochastische Strukturoptimierung bei der Lebensdauerprognose“; SFB 398: Projekt-Überblick;

RUBIN „SFB 398“ ist erhältlich am Lehrstuhl für Entwurf und Konstruktion – Massivbau der Ruhr-Universität, Sekretariat: Tel. 0234/32-25980, E-Mail: gisela.wegener@ruhr-uni-bochum.de

Weitere Informationen

Prof. Dr. Rolf Breitenbücher, Lehrstuhl Baustofftechnik, Institut für Konstruktiven Ingenieurbau, Fakultät für Bau- und Umweltingenieurwissenschaften, Tel. 0234/32-22649, E-Mail: Rolf.Breitenbuecher@rub.de

Redaktion: Meike Drießen