Die enorme Hitze bei einem Tunnelbrand kann dazu führen, dass der Beton in der Wand platzt und das Bauwerk destabilisiert. Deutsche Forscher haben nun eine Methode entwickelt, um die Vorgänge im Inneren des Betons zu messen.
Bei einem Tunnelbrand steigen die Temperaturen rasch auf über 1000° Celsius. Dies schädigt den Beton - beim verheerenden Brand im Gotthardtunnel von 2001 stürzte die Betondecke auf hundert Metern Länge ein. Bekannt ist, dass durch die Hitze im Beton Wasserdampf entsteht. Der Druck entweicht zunächst in Hohlräume des Materials.
Wird er zu gross, platzen kleine Stücke des Betons wie Popcorn ab. Dadurch nimmt die Dicke des Betons und damit seine Tragfähigkeit ab - der Tunnel könnte einstürzen oder spätere Sanierungsarbeiten gefährden, wie die Technische Universität München (TUM) mitteilte.
Forschungsarbeiten und Praxistests haben gezeigt, dass Fasern aus Kunststoff (Polypropylen (PP), dem Beton beigemischt, diese explosiven Abplatzungen verhindern können. Die Fasern schmelzen, wenn die Temperatur auf mehr als 110° Celsius steigt. Es bilden sich neue Hohlräume im Beton, in die der Druck entweichen kann, wie Christian Grosse vom Lehrstuhl für Zerstörungsfreie Prüfung (ZfP) der TUM erklärte.
Knacken im Beton
Für ihre Versuche legten die TUM-Forscher und Kollegen der Universität Stuttgart sowie der Gesellschaft für Materialforschung und Prüfungsanstalt für das Bauwesen Leipzig Betonplatten auf einen nach oben offenen Prüfofen. Auf der Oberseite der Platten installierten sie Schallsensoren.
Dann wurde der Beton von unten auf bis zu 1300° erhitzt. Bei der Schädigung des Materials entsteht eine Art Knackgeräusch. Dessen Schallwellen werden im Material übertragen und können von aussen gemessen werden. Da mehrere Sensoren auf dem Beton angebracht waren, war es möglich, den genauen Ursprung der Geräuschquelle zu bestimmen - ähnlich wie bei der Beobachtung von Erdbeben durch Seismometer.
Das Ergebnis: Bei den Betonplatten ohne Kunststofffasern gab es über zehn Mal mehr Knackgeräusche als bei den Platten mit Fasern. Die Wissenschaftler wollen ihre Messmethode nun weiter verfeinern, damit sie verschiedene Betonmischungen
im Hinblick auf ihr Verhalten bei Bränden miteinander vergleichen und optimieren können.
