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Computertomographie: Blick ins Innere von Stahlbetonbauteilen

Was passiert im Inneren eines Betonbauteils, wenn es mechanischen Belastungen ausgesetzt ist? An welcher Stelle entstehen Risse und schreitet die Schädigung voran? Auf diese Fragen wird ein neues Forschungsgerät an der TU Kaiserslautern Antworten liefern. »Diese Technik wird alle derzeit im Bauwesen eingesetzten CT-Geräte im Hinblick auf die Größe der untersuchbaren Proben um ein Vielfaches übertreffen«, erläutert Professor Dr. Jürgen Schnell vom Fachgebiet Massivbau und Baukonstruktion an der TU Kaiserslautern

Gängige CT-Technologie durchleuchtet Betonproben mit nur wenigen Zentimetern Durchmesser. Die Anlage arbeitet mit wesentlich stärkeren Röntgenstrahlen – 9 Megaelektronenvolt – als medizinische Röntgengeräte, sodass Stahlbetonbauteile bis zu einem Durchmesser von 30 Zentimetern und einer Länge von 6 Metern durchleuchtet werden können. Die Bauteile lassen sich auch röntgen, wenn sie gleichzeitig belastet oder sogar zerstört werden; die dreidimensionalen Röntgenaufnahmen dieser Prozesse sind für die Forschung sehr aufschlussreich. Die Technik wird den Wissenschaftlern dabei helfen, den komplexen Werkstoff Stahlbeton besser zu untersuchen. Sie erhoffen sich dabei Aufschluss zum Tragverhalten durch den Verbund von Stahl und Beton im Inneren des Bauteils. Es soll erforscht werden, wie sich aus feinsten Gefügerissen ein Bruch entwickelt. 

Die mit der neuen Anlage durchgeführten Forschungen sollen Aussagen über die Haltbarkeit und Eigenschaften etablierter Baumaterialien treffen, aber auch die Neuentwicklung besserer Bau- und Verbundstoffe ermöglichen. Die Erkenntnisse, die das interdisziplinäre Team aus Bauingenieuren, Mathematikern, Informatikern und Forschern des Maschinenbaus mit dem neuen Gerät gewinnen wird, werden nicht nur dazu beitragen die Materialeigenschaften von Beton und anderen Baustoffen künftig gezielt zu verändern, sondern werden auch für andere Branchen von Interesse sein. Das neue Gerät soll 2019 seine Arbeit aufnehmen. Zuvor wird eine eigene Halle errichtet, in der der Computertomograph untergebracht sein wird. 

Projektbeteiligte: Als Antragsteller für die Großgeräteinitiative »CT zur Untersuchung von Tragwerken unter Laststeigerung« der DFG waren neben Professor Schnell von Seiten der TU Kaiserslautern beteiligt Professorin Dr. Heike Leitte, Professor Dr. Ralf Müller, Professor Dr. Matthias Pahn, Juniorprofessorin Dr. Claudia Redenbach, Professor Dr. Jörg Seewig sowie Professor Dr. Christos Vrettos. Auch Kollegen der Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule Aachen, des Karlsruher Instituts für Technologie und der Technischen Universität Dresden haben am Antrag mitgearbeitet. Weitere Fachgebiete der TU Kaiserslautern, das Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM, das Institut für Verbundwerkstoffe IVW, das Regionale Hochschul-Rechenzentrum, die Universitäten in Saarbrücken und Darmstadt sowie die Hochschule Kaiserslautern sind in das Projekt einbezogen.

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