Im Rahmen zahlreicher Bauprojekte ist es unerlässlich, den Verschleiß von Werkzeugen zur Bodenbearbeitung präzise einzuschätzen. Hierzu kommen häufig sogenannte LCPC-Tests zum Einsatz, die vor dem Beginn von Bauvorhaben durchgeführt werden. Die Technische Hochschule Köln (TH Köln) hat nun in Zusammenarbeit mit der Deutschen Gesellschaft für Geotechnik e.V. (DGGT) einen umfassenden Ringversuch initiiert, um die Durchführung dieser Tests zu optimieren und die Zuverlässigkeit der Ergebnisse zu steigern.
Der LCPC-Test, entwickelt vom Laboratoire Central des Ponts et Chaussées (LCPC) in Frankreich, basiert auf der Analyse von 500 Gramm Bodenmaterial mit festgelegter Korngröße. In einem speziell dafür vorgesehenen Behälter wird ein Prüfflügel, der aus einer fünf Millimeter dicken Stahlplatte besteht und spezifische Eigenschaften aufweist, fünf Minuten lang mit einer Geschwindigkeit von 4.500 Umdrehungen pro Minute rotiert. Durch den Kontakt mit dem Bodenmaterial erfährt der Prüfflügel Abrieb, und der Masseverlust während des Tests ermöglicht eine Bewertung der Abrasivität des Bodenmaterials. Diese Abrasivität ist entscheidend, um die Abnutzung anderer Oberflächen durch Reibung und mechanischen Kontakt zu quantifizieren.
Laut Prof. Dr. Christoph Budach, dem Projektleiter vom Labor für Geotechnik und Tunnelbau der TH Köln, sind diese Tests bei verschiedenen Bauarbeiten wie Bohr- oder Schlitzwandarbeiten, im Untertagebau oder beim Rohrvortrieb oft die einzige Möglichkeit, den Verschleiß an Werkzeugen im Voraus zu kalkulieren und entsprechend Angebote zu erstellen. Vor diesem Hintergrund ist die Nachfrage nach verlässlichen Testergebnissen besonders hoch.
Insgesamt nahmen 22 Prüflabore aus Deutschland und Österreich an dem Ringversuch teil, bei dem die Labore eigene, unbenutzte Prüfflügel zur Verfügung stellten. Diese Flügel wurden an der TH Köln eingehend mikroskopisch untersucht und auf Härte getestet. Die Labore erhielten anschließend einige ihrer eigenen Prüfflügel zurück sowie zusätzliche Prüfflügel der TH Köln und mehrere Bodenproben mit unterschiedlichen Korngrößenverteilungen. Durch diese Methodik konnten über 220 Tests ausgewertet und verschiedene Varianten, wie genormte Testflügel und die der Labore, unter identischen Bedingungen geprüft werden.
Die Ergebnisse des Ringversuchs zeigten auf, dass viele der verwendeten Prüfflügel die Vorgaben des LCPC-Tests nicht erfüllen, was zu fehlerhaften Ergebnissen führt. Idealerweise sollten die Prüfflügel eine Härte zwischen 60 und 75 HRB aufweisen, doch viele der eingesandten Flügel lagen außerhalb dieses Toleranzbereichs. Prof. Dr. Danka Katrakova-Krüger, die für die Härteprüfungen zuständig war, stellte fest, dass nur etwa die Hälfte der Prüfstücke den Anforderungen entsprach. Die Abweichungen können durch unterschiedliche Fertigungs- und Wärmebehandlungsprozesse verursacht werden und haben erhebliche Auswirkungen auf die Testergebnisse.
Die Analyse der Testergebnisse ergab, dass die Prüfflügel aus verschiedenen Laboren mittlere Abrasivitätswerte zwischen 1.000 und 1.600 Gramm pro Tonne aufwiesen, während die von der TH Köln bereitgestellten Prüfflügel eine deutlich geringere Spannweite von 1.100 bis 1.400 Gramm pro Tonne aufwiesen. Diese Differenz bedeutet für Bauunternehmen, dass sie möglicherweise mit überhöhtem Werkzeugverschleiß kalkulieren, was zu überteuerten Angeboten und dem Verlust von Aufträgen führen kann.
Zusätzlich zu den Prüfflügeln können auch weitere Laborbedingungen, wie der Zustand der Testgeräte, einen Einfluss auf die Ergebnisse haben. Ältere Geräte könnten die geforderten Drehzahlen nicht mehr erreichen, was ebenfalls zu fehlerhaften Messungen führen kann.
Das Projektteam der TH Köln arbeitet derzeit an Empfehlungen für die teilnehmenden Labore, um sicherzustellen, dass die Prüfflügel vor den Tests gründlich überprüft werden und nur geeignete Exemplare verwendet werden. Darüber hinaus sollen praktische Hinweise zur Verbesserung der Testdurchführung bereitgestellt werden, wie regelmäßige Wartung der Geräte und Überprüfung der Testparameter.
Der Ringversuch stellt einen bedeutenden Schritt dar, um die Ergebnisse der LCPC-Tests im Lockergestein systematisch zu bewerten. Die gewonnenen Erkenntnisse sind nicht nur für die Praxis von Bedeutung, sondern auch für zukünftige Forschungsprojekte im Bereich der Geotechnik.
