Betonleitwände unterstützen im Kampf um Verringerung von Unfallopferzahlen
Eine Verringerung der Anzahl an Verkehrstoten ist eines der zehn wichtigsten Ziele, die im Weißbuch zum Verkehr der Kommission aufgeführt sind. Die EU hat sich eine Halbierung der Zahl der Unfalltoten im Straßenverkehr bis zum Jahr 2020 sowie eine Senkung der Zahl der Todesopfer auf nahe Null bis 2050 zum Ziel gesetzt. Zwar ist eine Verringerung der Todesfälle im Straßenverkehr seit 2010 zu verzeichnen, allerdings hat sich die Geschwindigkeit, mit der dies geschieht, wieder verlangsamt. Das European Road Assessment Programme hat darauf hingewiesen, dass Verbesserungen bei der Gestaltung von Fahrzeugrückhaltesystemen eingeführt werden müssen. Dies dient der Sicherheit ungeschützter Verkehrsteilnehmer, wie Motorradfahrern. Als Material wurde gummierter Beton vorgeschlagen, jedoch sind dafür noch Herausforderungen im Zusammenhang mit dessen Festigkeit und Strapazierfähigkeit in Angriff zu nehmen. Das Projekt SAFER konzipierte mit Unterstützung durch die Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmen Leitplanken aus Beton und wiederaufbereiteten Materialien, die von Altreifen stammen. Arbeitet man die Recyclingprodukte in Betonmischungen ein, ermöglicht das die Realisierung von Fahrzeugrückhaltesystemen mit einer außergewöhnlichen Verformbarkeit sowie einem bemerkenswerten Energieabsorptionsvermögen und ebnet den Weg hin zu einer fehlerverzeihenden Straßeninfrastruktur. Projektkoordinator Prof. Diofantos Hadjimitsis merkt an: „Die Verwendung von recycelten Gummistücken und Stahldrähten steht im Einklang mit den Vorgaben für Forschung und Innovation im Verkehrswesen hinsichtlich Nachhaltigkeit und Ressourcenschonung von Horizont 2020.“
Die Ergebnisse sind vielversprechend
In Phase 1 nahm das Projektteam die Möglichkeit wahr, die Umsetzbarkeit der SAFER-Fahrzeugrückhaltesysteme zu überprüfen, Berichte über das Verhalten von stahlfaserverstärktem gummiertem Beton beim Prüfprozess zu erstellen und numerische Analysen sowie eine Lebenszyklusbewertung durchzuführen. Die wichtigsten Erkenntnisse bestätigten, dass die Entwicklung von SAFER-Leitwänden aus stahlfaserverstärktem gummiertem Beton unter Verwendung von Materialien aus Altreifen möglich ist. Hadjimitsis fügt an: „Dies stellt sicher, dass das Konzept der Kreislaufwirtschaft angewendet und gleichzeitig das Energieabsorptionsvermögen des Materials im Vergleich zu herkömmlichen Betonleitwänden gesteigert wird.“ Projektforscherin Thomaida Polydorou erzielte außerdem bei der Durchführung ergänzender Forschungsarbeiten Erfolge. „Sie untersuchte die Schwachstelle des innovativen Materials und konzipierte ausgehend davon ein einfaches Verfahren, das den Verbindungsvorgang an den Grenzflächen zwischen der Zementmasse und den Gummipartikeln in gummiertem Beton optimiert“, berichtet Hadjimitsis.
Materialleistungsgrenzen überwinden
Die Projekterfolge konnten nicht ohne die Überwindung von Herausforderungen erreicht werden. „Das größte unerwartete Problem, dem wir im Rahmen des Projektes SAFER gegenüberstanden, war die begrenzte Verarbeitbarkeit, also Fließfähigkeit des Materials“, betont der Koordinator. Die Lösung des Problems fand sich mittels einer zusätzlichen experimentellen Prüfung, die zeigte, dass die spezifische Dichte sowie die Wasseraufnahme der für diese Untersuchung verwendeten Gummipartikelprobe sich nicht mit den erwarteten Werten deckte, welche sich auf Literaturangaben stützen. „Für die Konzeption eines gummierten Betongemisches ist es entscheidend, die exakte spezifische Dichte von Gummi zu bestimmen, da die Gummipartikel den Raum füllen, den sonst ein Mineralgemisch einnimmt“, ergänzt Hadjimitsis. Gummi gilt zwar als hydrophob, dennoch können Verschmutzungen, die von der Reifenaufbereitung herrühren, das Materialverhalten ebenfalls beträchtlich beeinflussen. „Daher wurde für diese Untersuchung die Mischung gemäß den Eigenschaften der konkreten Gummistichprobe angepasst, um eine hinreichende Verarbeitbarkeit zu erlangen“, erklärt der Professor. Diese Anpassung erlaubte es der Forscherin, die für die experimentellen Prüfgänge benötigten Proben zu gießen. „Um derartige Schwierigkeiten auszuräumen wäre es dennoch ratsam, Spezifikationen für wiederaufbereitete Gummipartikel aus Reifen, die in Beton Verwendung finden sollen, zu erarbeiten“, berichtet er. Polydorou wird auch künftig die Arbeiten zur Optimierung der Materialeigenschaften in frischem so wie ausgehärtetem Zustand weiterführen. Dies wird durch Anwendung des Verfahrens umgesetzt, das zur positiven Beeinflussung des Materialgrenzflächenübergangs entwickelt wurde und diese nachweislich ausübt. „Anschließend werden wir weitere Verbesserungen an der SAFER-Leitwand vornehmen“, schließt Hadjimitsis.
Schlüsselbegriffe
SAFER, gummierter Beton, Fahrzeugrückhaltesysteme, Motorradfahrer, Altreifen, Verkehrswesen, ungeschützte Verkehrsteilnehmer, Kreislaufwirtschaft
