Do try this @ Home: Risse in der Oberfläche

14. August 2021

Unser «Technorama Draussen» ist noch ganz neu. Aber mit der Zeit wird auch auf diesen Teerflächen ein Phänomen auftreten, das du schon jetzt auf jeder Strasse beobachten kannst.

Wer im Freien nach möglichst einheitlichen, geordneten Bodenflächen Ausschau hält, dem sticht der Asphaltbelag von Strassen schnell ins Auge. Auf den ersten Blick scheint dieser vollständig glatt und regelmässig zu sein. Blickt man aber genauer hin, dann fallen einem die vielen kleinen Risse und Besonderheiten auf, welche eine ungewöhnliche Struktur bilden. In diesem Experiment geht es darum, aus ungewohnter Perspektive, die Oberfläche eines Strassenabschnitts genauer zu untersuchen.

Betrachte in einem ersten Schritt eine möglichst grosse Asphaltfläche. Du wirst Risse, spannende Muster, aber auch die Einschlüsse von unterschiedlich grossen Steinchen entdecken. Du wirst schnell feststellen, dass diese Asphaltfläche überhaupt nicht so einheitlich und geordnet ist, wie du vielleicht angenommen hast.

In einem zweiten Schritt kannst du dir diese Risse im Asphalt genauer ansehen. Sie scheinen zufällig auf der Fläche verteilt und unkontrolliert entstanden zu sein. Schaut man jedoch genauer hin, entdeckt man wiederkehrende Muster. Es gibt offensichtlich eine Art Ordnung in diesem Chaos.

Risse parallel zur Fahrbahn wurden in der Regel durch das Gewicht der Fahrzeuge verursacht. Risse senkrecht zur Fahrbahn sind oft geologischen Ursprungs (Aufbau des Bodens unter dem Asphalt, Absenkungen im Untergrund). Im Asphalt treffen sich diese beiden Rissarten häufig im 90° Winkel als T-förmige Kreuzung. (Rissmuster 1 / 2)

Wird die Oberfläche in alle Richtungen gleichmässig belastet und bricht, dann bildet der einfachste Riss eine Y-Form, bestehend aus drei 120° Winkeln. Diese Form tritt auch bei anderen natürlichen Phänomenen wie der Bienenwabe oder dem Kleeblatt auf. (Rissmuster 3)

Geometrische Formen, welche in den Asphalt geschnitten wurden, um z.B. einen Schachtdeckel einzusetzen, erzeugen Spannungen im Strassenbelag. Diese bilden Risse, die sich von den Kanten und Ecken weg als sogenannte Spannungsrisse zeigen. (Rissmuster 4 / 5)

Die verschiedenen Risse in der Asphaltoberfläche sind eine Art Ereignisprotokoll der verschiedenen Lasten und Kräften, welche auf die Strasse gewirkt haben. Der Aufbau der Asphaltschicht, das Gewicht der Fahrzeuge, die darunter verlegten Leitungen und Rohre, die Beschaffenheit des Untergrunds oder geologische Vorkommnisse wie Absenkungen und andere Bewegungen des Bodens erzeugen eine historische Landkarte des jeweiligen Strassenabschnitts. Insbesondere auch Temperaturschwankungen und Niederschläge tragen zu diesem Chaos bei.

In der Geologie werden Rissen und Auffälligkeiten im Gestein untersucht, um daraus Schlüsse über die Entstehung der Erdkruste zu ziehen. Diese Untersuchungen liefern wichtige Erkenntnisse etwa für den Tunnelbau. (nach der Idee des Exploratorium, Fracture Mapping, San Francisco US)

Im Sektor «Wasser, Natur, Chaos» kannst du solche geologische Phänomene an verschiedenen Experimentierstationen beobachten. Landschaften verändern sich hier nicht in Jahrmillionen, sondern in wenigen Sekunden. Und mit Hilfe eines Ventilators entstehen Sanddünen sogar im Zeitraffertempo.

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