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Auf einer Straßenbaustelle in der finnischen Stadt Kemi testete der Hochschulpreisträger Geokunststoffe gemeinsam mit anderen internationalen Forschenden unter realen Bedingungen
Foto: Niclas Depenbrock
Auf einer Straßenbaustelle in der finnischen Stadt Kemi testete der Hochschulpreisträger Geokunststoffe gemeinsam mit anderen internationalen Forschenden unter realen Bedingungen

Baustoffe

Eigenschaften von Baustoffen bei eisiger Kälte

Forschen unter extremen Bedingungen: Der Masterabsolvent Niclas Depenbrock der FH Münster untersuchte auf einer Baustelle in Finnland und im Labor bei bis zu -20 °C Außentemperatur Geogitter.

Die Frage dahinter: Inwieweit führen die niedrigen Temperaturen dazu, dass das Material beim Einbau leichter beschädigt wird? Baustoffe sollen bei jedem Wetter gut funktionieren, sonst heißt es etwa in kalten Ländern oft: Baustopp. Depenbrocks Forschung zeigte auf, dass manche Baumaterialien Schäden nehmen, die bei Plusgraden nicht auftreten. Die Ergebnisse waren der Fachhochschule die Prämierung als beste Masterarbeit wert.

Ungewöhnliche Untersuchungen

Gitter aus Kunststoff sorgen bei Tiefbauarbeiten dafür, dass etwa die neu gebaute Straßendecke sich nicht verformt: „Die Geogitter können beispielsweise die mechanischen Eigenschaften der Schottertragschicht verbessern, die unter der Straßendecke liegt. Sie sorgen dafür, dass keine Spurrillen entstehen, wenn später schwere Lkw darüberfahren“, erklärt der Hochschulpreisträger. Bei niedrigen Temperaturen verändern Kunststoffe ihre Eigenschaften. Für Materialproduzenten, Baufirmen und Prüfstellen ist es wichtig, dass die Materialien ihre Aufgaben auch bei Minusgraden noch erfüllen.

Um das zu prüfen, ging es für den Bauingenieur eine Woche lang in die Stadt Kemi im Norden Finnlands. Auf einer Straßenbaustelle testete er Geokunststoffe gemeinsam mit anderen internationalen Forschenden unter realen Bedingungen. Auf einem gut 40 mal 5 m großen Testfeld baute das Team die Kunststoffgitter verschiedener Hersteller in eine Schottertragschicht ein. „Zuletzt verdichtete eine Walze den Schotter. Das ist die stärkste Krafteinwirkung, die solche Baumaterialien in ihrem Leben erfahren und bei der die Schäden entstehen können“, erläutert Depenbrock.

Die Tage in Finnland wurden lang, kalt und arbeitsreich: Von 7 Uhr morgens bis 19 Uhr abends schnitt der Masterabsolvent Materialproben zu, markierte Bodenstellen, maß Temperaturen und unterstützte bei der Absprache mit dem ausführenden Bauunternehmen. „Eine Nacht lang blieben die Geogitter im Boden, dann haben wir sie ganz vorsichtig wieder ausgebaut. Dafür kam ein riesiger Sauger zum Einsatz“, erklärt der Preisträger. Der Sauger – eine Art Tankwagen mit langem roten Schlauch – hebt die Bodenschichten schonender vom Gitter ab, als es ein Bagger kann.

„Die Zeit vor Ort war spannend und ging schnell vorbei. Zwischendurch mussten wir uns in einem Auto aufwärmen, in dem wir permanent die Heizung laufen ließen. Denn unser Projektziel, unter -5 °C zu testen, haben wir dauerhaft erreicht. Während die Materialien eingebaut waren, hatten wir im Peak -14 °C“, erinnert sich der Bauingenieur. Anschließend wurden die Materialproben im Labor untersucht.

Wichtige Ergebnisse

Bei Minusgraden traten in zusätzlichen Laborversuchen Materialschäden auf, die es bei Raumtemperatur nicht gibt. Bei der Kiwa GmbH TBU in Greven, einem An-Institut der FH Münster, baute Depenbrock einen Versuchsstand in einem Kühl-Lkw auf. Der erste Schritt: runterkühlen auf -20, -10, -5 und 0 °C und Gewichte auf das Gitter fallen lassen, um reale Einwirkungen während des Einbaus zu simulieren. Dann machte Depenbrock Zugversuche mit den Geogittern, um deren Zugfestigkeit zu prüfen. „Die Faustregel: Je weniger ein Baustoff beschädigt ist, desto mehr Zugkraft kann er aufnehmen, bis er reißt“, sagt Depenbrock.

Für seine Forschung erhielt Depenbrock den Hochschulpreis für die beste Masterarbeit am Fachbereich Bauingenieurwesen. Die Masterarbeit ist Teil des internationalen Forschungsprojektes, das beispielsweise Einbauempfehlungen für Geokunststoffe geben möchte. Der Hochschulpreisträger schrieb seine Masterarbeit in Kooperation mit der Norwegischen Universität für Wissenschaft und Technologie.

Damit hat Depenbrock den Grundstein für weitere Forschung gesetzt. Denn der Feldversuch sei in diesem Maßstab und bei Minusgraden der erste seiner Art gewesen, so der Absolvent. An Geokunststoffen zu forschen, hat den Masterabsolventen überzeugt: Depenbrock promoviert nun am Fachbereich Bauingenieurwesen in einem Verbundprojekt mit der RWTH Aachen.

Foto: Foto: Innobit

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