6. Mechanik von Beton und des Meereises
Das mechanische Verhalten von Baustoffen bestimmt deren Leistungsfähigkeit in der Anwendung. Im Institut werden neben den klassischen genormten Testverfahren detaillierte bruchmechanische Analysen durchgeführt, um den Bruchprozess genauer zu verstehen. Neben Frischzementen stehen insbesondere Recyclingmaterialien im Vordergrund.
Meereis hat erstaunlich ähnliche mechanische Eigenschaften wie Beton. Daher unterstützen wir die Meereisforschung mit Methoden des Bauingenieurwesens und der Bruchmechanik, um das Meereisverhalten lokal im Zusammenhang mit Umwelteinflüssen wie Wind, Temperatur und Meeresströmung zu verstehen und so den Meereismodellen die nötigen experimentellen Parameter zur Verfügung zu stellen.
Expeditionen
Bisher haben wir an zwei Expeditionen in die marginale Eiszone der Antarktis auf dem südafrikanischen Forschungsschiff SA Agulhas II teilgenommen. Dabei wurden Eisproben aus Eisschollen, sogenannten Pancakes und dem konsolidierten Eis entnommen. Diese Proben wurden direkt nach der Entnahme auf dem Schiff auf unterschiedliche Eigenschaften untersucht. Dies waren unter anderem die Druckfestigkeit, Salinität und Temperatur. Mit Hilfe dieser Messergebnisse sollen die numerischen Simulationen zum Verhalten des Meereises verbessert werden.
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Polarlabor
Auf dem Campus der Universität Duisburg-Essen befindet sich ein Eislabor im Aufbau. Dies soll es ermöglichen, das Eiswachstum in der Marginalen Eiszone der Antarktis nach zu vollziehen. Hierfür wird zunächst in einem ersten mittelgroßen Container ein Versuchslabor mit diversen Testgeräte installiert und ein einem zweiten Schritt ein großer Wellentank in einem zweiten größeren Container aufgebaut. Ziel ist es die Ergebnisse aus den Expeditionen zu reproduzieren und das Verhalten zu erklären.
Ausgewählte Literatur zum Thema:
F. Paul, T. Mielke and D.C. Lupascu
Experimental setup to determine rheological properties of frazil ice
Rheologische Messungen an Baustoffen 2020, Page 75-84 (2020)