Sand fließt in feuchtem Zustand leichter
In Messungen mit einer eigens konstruierten Zelle konnten Forscher zeigen, dass Sand anfängt zu fließen, sobald eine bestimmte Krafteinwirkung überschritten ist.
Nasser Sand fließt leichter als trockener. Das wussten schon die alten Ägypter, die Sand mit Wasser begossen, bevor sie schwere Lasten darüber zogen. Beim Bau ihrer Pyramiden mussten sie die riesigen Steinquader und Statuen über den Sand transportieren. Dies ist detailliert auf einem Wandgemälde aus der Grabkammer von Tehuti-Tehep aus dem Jahre 1880 v. Chr. dargestellt und in Texten beschrieben.
Abb.: Wandgemälde aus der Grabkammer von Tehuti-Tehep aus dem Jahre 1880 v. Chr. (Bild: U. Heidelberg)
Fast viertausend Jahre später haben Forscher der Universität des Saarlandes in Kooperation mit Kollegen der Universitäten Lüttich und Amsterdam gezeigt, dass feuchter Sand tatsächlich einfacher zu verformen ist, sobald die auf ihn einwirkende Kraft eine gewisse Grenze – die Fließgrenze – überschritten hat.
Dazu haben die Wissenschaftler um Christian Wagner eine spezielle Zelle konstruiert, mit der sich die Kraft messen lässt, die man benötigt, um Sand durch eine Röhre zu drücken. Vergleichbar ist dies mit dem Ausquetschen einer Zahnpasta-Tube: Ab einem gewissen Druck fließt die Masse aus der Tube, auf der Zahnbürste – also ohne Krafteinwirkung – ist sie wieder fester.
„Im feuchten Sand halten die Wassertröpfchen die Sandkörner durch Kapillarbrücken zusammen, es bilden sich kleine Sandklümpchen“, erläutert Christian Wagner. „Deshalb lassen sich auch nur aus feuchtem Sand Burgen bauen.“ Umso ungewöhnlicher ist die Vorstellung, dass angefeuchteter Sand leichter fließt.
„Zwischen den Sandklümpchen befinden sich größere Luftlöcher, die den Sand-Agglomeraten größere Bewegungsfreiheit erlauben“, so Wagner. Auf diese Weise könnte Transportenergie eingespart werden. Die Ergebnisse ließen sich auch auf alle anderen Granulate, wie Pulver oder Baumaterialien für den Straßenbau, übertragen, bei deren Verarbeitung weltweit riesige Energiemengen verbraucht werden.
U. Saarland / PH
