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Teltow-Fläming Beton-Check ohne Bohrer
Lokales Teltow-Fläming Beton-Check ohne Bohrer
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02:20 20.05.2018
Projektleiter Stefan Maack (oben) und Techniker Sean Smith testen an einem Betonblock auf dem BAM-Gelände Horstwalde neue Methoden für zerstörungsfreies Prüfen Quelle: . Foto: Abromeit
Horstwalde

Wie kann das Innere fester Baumaterialien wie Beton geprüft werden, ohne dass Häuser oder Kraftwerke, Brücken oder Autobahnen angebohrt, also zerstört werden müssen? Auch um diese grundsätzliche Frage geht es bei Versuchen und Testreihen auf dem Gelände der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) in Horstwalde.

Um solche Verfahren herauszufinden und zu standardisieren, haben BAM-Mitarbeiter acht Fehlstellen mit Sensoren in einen 13 Tonnen schweren Betonklotz eingebaut. Nun wollen Wissenschaftler und Ingenieure herausfinden, wie diese simulierten Schäden am besten zu prüfen sind. Stefan Maack, Projektleiter Qualitätssicherung im BAM-Fachbereich Zerstörungsfreie Prüfung, und Techniker Sean Smith arbeiten für einen Industrieauftrag aus den USA an dem Probekörper.

Fahrbahnschäden auf der Autobahn A 10 zwischen Genshagen und Rangsdorf. Mitarbeiter der Autobahnmeisterei Rangsdorf bessern sie aus. Febr. 2007 Foto:MAZ/Bernd Gartenschläger Quelle: Bernd Gartenschläger

Maack erklärt, welche Prüfverfahren in Frage kommen: „Das geht zum Beispiel mit Ultraschall, mit Faseroptik, also Glasfasern, oder mit fotogrametrischen Verfahren.“ Mit diesen Möglichkeiten werden die Messfühler angesteuert, die in dem 3,50 Meter langen, 1,70 Meter hohen und einen Meter dicken Klotz untergebracht sind.

Schäden in Beton-Bauteilen entstehen vor allem wegen des Schreckgespenstes Alkali-Kieselsäure-Reaktion, kurz AKR oder im Volksmund Beton-Krebs oder Beton-Aids. Dabei bildet sich unter dem Einfluss von Temperaturen, Wasser und Verkehr ein Gel. Das dehnt sich unter bestimmten Bedingungen derart aus, dass es stellenweise regelrecht explodiert. Genau an diesen Stellen beginnt Autobahn-Beton dann zu bröckeln. Auf hunderten Kilometern bundesweit sind diese geflickten Stellen zu sehen oder beim Fahren zu spüren.

Alkali-Einträge können auch von außen kommen

Angesichts diverser Schäden an neuen Autobahnen, die nur fünf bis zehn Jahre statt der erwarteten 25 bis 30 Jahre halten, hatte das Bundesverkehrsministerium 2005 Forschungsaufträge zum Autobahnbeton erteilt. An diesen Aufträgen arbeiten dem Ministerium nachgeordnete Behörden wie die Bundesanstalt für Straßenwesen (Bast) mit Sitz in Bergisch-Gladbach und das Forschungsinstitut der Zementindustrie. Erforscht werden musste die Unverträglichkeit von Bindemitteln, dem Zement, und Zuschlagstoffen (Splitt) im Beton.

Über Jahre waren Untersuchungen auf Fälle mit interner Alkali-Quelle beschränkt, bei denen Alkalien ausschließlich über Beton-Ausgangsstoffe ins Baumaterial gelangten. Doch über Taumittel oder unter Meerwasser-Einwirkung kann es im Laufe von Jahren zu zusätzlichen Alkali-Einträgen kommen, die Reaktionen deutlich beschleunigen.

BAM arbeitet mit Potsdamer Klimaforschern zusammen

Solche Einträge von außen kommen noch schneller ins Material, wenn es zyklischen Belastungen ausgesetzt ist, wie etwa bei Autobahnen oder dem Beton von Offshore-Windenergieanlagen. 2011 wurde eine von der Ruhr-Universität Bochum koordinierte Forschergruppe eingerichtet, um diese Phänomene zu untersuchen. Die BAM war beim Finden innovativer Prüftechniken dabei.

Doch es geht nicht nur um Beton. Das große Thema „zerstörungsfreies Prüfen“ sei auch für die Deich-Sicherung gegen Hochwasser oder für Messfühler zur Erdbeben-Frühwarnung relevant. „Deshalb arbeiten wir eng mit den Klimaforschern in Potsdam zusammen. In 35 Metern Tiefe haben wir auch einen Messfühler bei uns hier auf dem Gelände“, erklärt Kai Holtappels, Leiter des Technischen Testareals in Horstwalde.

Von Jutta Abromeit

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