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Untersuchung des Abriebs von ESG – Deckwerken durch Wellenbelastung im großen Wellenkanal

Supervisor:Jun.-Prof. Dr.-Ing. A. Hildebrandt
Researcher:B.Eng. Fabian Danner, Jun.-Prof. Dr.-Ing. A. Hildebrandt
Duration:Februar 2016 - Juli 2017
Funded by:Aurubis AG
Bild Untersuchung des Abriebs von ESG – Deckwerken durch Wellenbelastung im großen Wellenkanal

Uferbereiche an Küsten und Flüssen sind Wellen und Strömungen ausgesetzt, die insbesondere die oberste Deckwerksschicht einer Ufersicherung belasten. Im Küstenbereich sind dies in erster Linie die lokal zu erwartenden Seegangswellen und auf Binnenwasserstraßen die schiffsinduzierten Wellen. Zum Schutze der Böschungen werden häufig Deckwerke bzw. Steinschüttungen verwendet, wofür u.a. mit vorherigen Versuchsreihen im Wellenbecken des Franzius-Instituts die Lagestabilität von Eisensilikatgestein (ESG) Wasserbausteinen der Peute Baustoff GmbH z.B. für den Bau von Wellenbrechern nachgewiesen wurde.

Über die technische Gebrauchstauglichkeit hinaus bestehen allerdings noch offene Fragen hinsichtlich der Umweltverträglichkeit insbesondere in Binnenfließgewässern und Schifffahrtskanälen mit langsam oder kaum fließendem Wasser. Beispielsweise inwiefern die Belastungen der Wellen oder Schiffswellen einen Abrieb der Wasserbausteine verursachen und auf Grund der Interaktion der verzahnten Steine kleinste Partikel lösen, im Wasserkörper verteilen und anschließend eventuell sedimentieren.

Dazu laufen im Großen Wellenkanal des Forschungszentrums Küste aktuell Versuche, um erste Größenordnungen und Erkenntnisse über den Abrieb bzw. über Feinpartikel im Bereich von 0,45 µm bis 63 µm zu erlangen. Die Untersuchungsziele stellen eine besondere Herausforderung für das Versuchswesen dar, wofür spezielle Methoden für den sorgfältigen Einbau des Materials in eine eigens entwickelte „Wasserkammer“ zum Einsatz kommen. Das Versuchskonzept basiert auf einer separaten „Wasserkammer“ im Wellenkanal, die die Wellenentwicklung ungehindert zulässt und wodurch das abzufiltrierende Versuchswasser auf ein praktikables Volumen reduziert wird. Das IME Fraunhofer (Abteilung ökologische Chemie) analysiert die Filterkerzen hinsichtlich der vorkommenden Stoffe und -mengen, sodass eine Aussage über das Feinstpartikelvorkommen in Abhängigkeit der Wellenintensität, der verbauten Gesteinsfraktion und der gewählten Einbauvariante abgeschätzt werden kann.

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