Messtechnische Instrumentierung der dynamischen Walze.
TU Wien
"Eine flächendeckende automatische Dokumentation der Endverdichtung wäre wünschenswert und auch aussagekräftiger als die indirekten Infrarot-Diagramme", schreibt Marc Kappel im Kapitel "Herbstbaustelle (Decke)" des Springer-Fachbuchs "Angewandter Straßenbau". Und bis heute hätte leider kein solches System mit vertretbarem Aufwand realisiert werden können. Kappel weiter: "Das aus der Walzentechnik bekannte System der Verdichtungskontrolle ermittelt die Verdichtung ebenfalls nur aus indirekten Messungen, die aus dem Vibrationsverhalten der Bandagen abgeleitet werden."
Doch dort setzte Johannes Pistrol vom Institut für Geotechnik der TU Wien in seiner Dissertation an. Er untersuchte, wie man diese Schwingungen am besten einsetzt und wie man sie nutzen kann, um wichtige Informationen über die Beschaffenheit des Bodens zu gewinnen. Denn: Das bloße Gewicht einer Walze reicht nicht aus, einen stabilen Untergrund zu schaffen. Um die "Bewertung des Verdichtungserfolgs" geht es auch im Kapitel "Geotechnischer Bericht" des Springer-Fachbuchs "Geotechnik".
Wann ist man mit der Bodenbearbeitung fertig?
Beim Einsatz von Vibrationswalzen – im Kapitel "Baumaschinen" des Springer-Fachbuchs "Zahlentafeln für den Baubetrieb" werden die verschiedenen Verdichtungsgeräte und ihre Einsatzgebiete vorgestellt – wird zwar eine dickere Bodenschicht bearbeitet, allerdings können ihre Erschütterungen auch Schäden an benachbarten Gebäuden verursachen.
Oszillationswalzen drehen sich schnell vor und zurück, sie bearbeiten die Oberfläche sehr gleichmäßig. Doch Pistrol fragte sich: Wie weiß man, wann man mit der Bodenbearbeitung fertig ist?
Im Rahmen seiner Dissertation und in Zusammenarbeit mit dem Walzenhersteller Hamm gelang es ihm, den Zusammenhang zwischen dem Schwingungsverhalten und dem Verdichtungszustand des Bodens zu analysieren. Dazu simulierte er zum einen viel am Computer und führte theoretische Berechnungen durch, zum anderen kam es zu zahlreichen Versuchen in einer Kiesgrube.
Ausgezeichnet mit dem Dr. Ernst Fehrer-Preis
So vergrub er beispielsweise Matratzen 55 Zentimeter unter der Oberfläche, um Schwachstellen im Boden zu simulieren. "Tatsächlich kann man zeigen, dass sich genau über diesen Matratzen das Schwingungsverhalten des Systems deutlich ändert", erklärt er.
Mit dem von ihm entwickelten Modell kann man nun einerseits aus dem Schwingungsverhalten der Walze ableiten, ob der Boden bereits ausreichend gut verdichtet ist, oder ob man ihn noch ein weiteres Mal bearbeiten muss. Andererseits kann man es auch verwenden, um die optimalen Parameter der Bodenverdichtung abzuschätzen und für eine effiziente und verschleißarme Bodenbearbeitung zu sorgen. Dafür erhielt er am 14. Dezember 2016 den Dr. Ernst Fehrer-Preis der TU Wien.