Schallwellen retten Straßen

Schallwellen retten Straßen
Schallwellen retten Straßen
Anonim

Europäische Straßen werden jedes Jahr für mehrere Milliarden Euro gebaut und repariert. Auf der ganzen Welt werden intensive Anstrengungen unternommen, um „mehr Straße für Ihr Geld“zu bekommen, indem bessere Methoden sowohl für das Design als auch für die Qualitätskontrolle von Materialien entwickelt werden. Ein Problem ist, dass es heute keine guten Methoden gibt, um zu überprüfen, wie robust und sicher die Straßen gebaut wurden. Daher h alten sie oft nicht so lange wie sie sollten und es muss mehr Geld in den Straßenbau fließen.

Aber jetzt hat ein junger Wissenschaftler eine Methode entwickelt, mit der Schallwellen zeigen können, wie eine Straße von unten aussieht und damit zeigt, ob sie richtig gebaut ist.Laut der schwedischen Straßenverw altung kann das Verfahren, das zum neuen Standard werden soll, erhebliche Qualitätsverbesserungen und Kosteneinsparungen mit sich bringen.

Schäden an Brücken, Tunneln, Dämmen und Atomkraftwerken können mit dieser Technologie aufgedeckt und gefährliche Unfälle dadurch verhindert werden. Heutzutage basieren die meisten Prognosen auf fundierten Vermutungen aus früheren Erfahrungen, die sich oft als falsch erweisen. Da eine Straße aus vielen verschiedenen Materialien besteht – Kies, Bitumen, Luft, Wasser – ist es schwierig vorherzusagen, wie sie auf zukünftige Verkehrs- und Umweltbelastungen reagieren wird. Da Straßen, anders als beispielsweise Gebäude, in den Boden „eingebaut“sind, ist es schwierig, sie visuell zu inspizieren.

"Aber mit Schallwellen, ungefähr wie mit Röntgenstrahlen und Ultraschall, kann man auf einem Computerbildschirm Informationen über die Zusammensetzung und Steifigkeit des Materials erh alten. So kann man kontrollieren, ob richtig gearbeitet wird, also um sicherzustellen, dass die Straße so lange hält und Belastungen standhält wie projiziert.Heutzutage müssen Inspektoren normalerweise Kerne bohren und Asph alt- und Betonproben aufbrechen, anstatt diese zerstörungsfreie Art der Prüfung anzuwenden", erklärt Nils Rydén, Forscher für Ingenieurgeologie an der Fakultät für Ingenieurwissenschaften der Universität Lund, der die Technologie entwickelt hat.

Manche Straßen h alten laut Nils Rydén nur ein paar Jahre, entweder weil das Material nicht ausreichend verdichtet wurde, weil der Straßenbelag zu weich war oder weil es beim Bau der Straße geregnet hat, Schwächen die dann bei der Endkontrolle nicht entdeckt wurden.

Große Teile der Infrastruktur des Landes wurden vor 40 bis 50 Jahren gebaut und müssen bald repariert werden, einerseits weil sie verschlissen sind und andererseits weil sie für 40 Jahre ausgelegt wurden, was damals üblich war. Diese Zeit ist nun vorbei und es stellt sich die Frage, ob und wie lange die Struktur genutzt werden kann. Die Betonfundamente der schwedischen Atomkraftwerke befinden sich in der gleichen Situation.Auch hier fehlt es an Methoden, den guten Zustand zu inspizieren und zu überprüfen.

„Eine Straße kann nicht in die Erde einstürzen und das gleiche Sicherheitsrisiko darstellen wie eine Brücke oder ein Wasserkraftwerk, die tatsächlich einstürzen können, wie es kürzlich in den USA und Russland geschehen ist“, sagt Nils Rydén, der in den letzten Jahren neben seiner Forschung damit beschäftigt war, der Straßenverw altung und verschiedenen Bauunternehmen zu helfen, indem er seine Technologie so abstimmte, dass sie sie für ihre speziellen Bedürfnisse einsetzen können.

Nils Rydén ließ sich bei seiner Masterarbeit im Jahr 2000 inspirieren, die Möglichkeit der Straßeninspektion mit Schall zu testen. Damals gab es ähnliche Projekte im Ausland, zum Beispiel in den USA, heute ist es die schwedische Methode die fortschrittlichste Technologie, so Nils Rydén. Schallwellen wurden früher verwendet, um Material in der Auto- und Flugzeugindustrie zu inspizieren und Öl- und Gasvorkommen im Untergrund zu finden.

Die Technologie in Kürze

Die zerstörungsfreie Prüfung mit Schallwellen basiert auf der Messung der Ausbreitung von Schallwellen in Konstruktionen, um etwa ähnlich wie bei medizinischen Ultraschalluntersuchungen die Steifigkeit und Dicke der beteiligten Materialien zu „sehen“. sowie eventuelle Risse usw. Die Geschwindigkeit der Schallwellen steht in direktem Zusammenhang mit der Steifigkeit des Materials, und Unterschiede in der Steifigkeit erzeugen Reflexionen, die zur Messung der Schichtdicke und zur Erkennung versteckter Schäden verwendet werden können. Wenn Schallwellen zum Messen verwendet werden, werden ziemlich niedrige Frequenzen verwendet, 50–10.000 Hz. Frequenzen über 20.000 Hz werden normalerweise als Ultraschall bezeichnet. Der Grund dafür, dass die verfügbare Ultraschalltechnologie nicht verwendet werden kann, ist, dass Ultraschallwellen in Asph alt und Beton bereits nach wenigen Dezimetern verschwinden. Röntgenstrahlen können auch für Beton usw. verwendet werden, aber das ist im Vergleich zu Schallwellen extrem teuer und kompliziert.

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