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Haufwerk

Haufwerke sind Gemische aus festen Partikeln, die lose vermengt oder fest miteinander verpresst oder verbacken sind.

Die Bezeichnung „Haufwerk“ stammt ursprünglich aus dem Bergbau, wo die in Haufen geschichteten, aus dem Bergwerk herausgebrochenen Gesteinsbrocken gemeint sind.

Inhaltsverzeichnis

Materialkundliche Grundlagen

Zwischen den Partikeln eines Haufwerks herrscht als prinzipielle Krafte die Reibung zwischen den Partikeln, sowie die Adhäsion, bei bindigen Haufwerken zusätzlich die Kohäsion. Bei unrunden Partikeln wirkt zusätzlich Selbstsperrung, bei rauen Mikroverklammerung, unter Umständen auch elektrostatische Kräfte.

Unter dem Einfluss der Schwerkraft bildet sich im Haufwerk ein Gleichgewicht der Schubspannungen an den Kontaktflächen, durch die der Haufen seine stabile Form erhält.

Die einzelnen Partikel können unterschiedliche Korngrößen aufweisen. Es kann Partikel von unterschiedlicher Zusammensetzung geben: Sie können aus Reinstoffen bestehen, z. B. aus verschiedenen pharmazeutischen Wirkstoffen in Tabletten, oder ihrerseits aus fest miteinander verbundenen Gemischen, z. B. bei Baustoffen wie Kies.

Kenngrößen von Haufwerk

Für die Untersuchung von Haufwerken lassen sich die Methoden der Partikelmesstechnik und Dispersitätsanalyse nutzen.

Modellierung von Haufwerken

Wesentlich komplexer wird das mechanische Verhalten von unrunden Partikeln. Als extremes Beispiel sei der Heuhaufen genannt, dessen Halme selbst schon interessante Eigenschaften haben. Hier vollzieht sich ein Übergang vom Haufwerk zum Stapel und dessen mechanischen Eigenschaften (Stapelungsmechanik).

Geraten Haufwerke in Bewegung, verhalten sie sich wie Fluide und lassen sich durch fluidynamische Formeln beschreiben.

Auswirkungen der Kenngrößen

Durch Mischen unterschiedlicher Haufwerke (wie Sand und grobkörnigem Kies) entstehen Haufwerke mit neuer Charakteristik und entsprechend anderem Verwendungszweck.

Stetige Sieblinien sind in bestimmten Anwendungen erwünscht, weil das Gemisch dann wenig Hohlräume enthält. So wird bei der Beton-Herstellung eine höhere Festigkeit erzielt, wenn die Sieblinie des verwendeten Haufwerks stetig ist.

Andere Anwendungen vermeiden gerade die stetige Sieblinie im verwendeten Haufwerk, wenn es nämlich darum geht, ein poröses Endprodukt zu erhalten. Ein Beispiel dafür ist ein Betonpflaster, das wasserdurchlässig ist (Ökopflaster, Sickerpflaster, Drain-Pflaster). Hier wird im geringen Umfang eine Körnung 0–1 mm sowie hauptsächlich eine Körnung um 5 mm verwendet. Die Sieblinie weist also eine charakteristische Lücke zwischen 1 und 5 mm auf. Ein solches Produkt wird dann auch als haufwerksporig bezeichnet. Es findet Verwendung, wo Regenwasser dem Grundwasser zugeführt werden soll, statt zunächst oberflächlich und dann durch die Kanalisation abzulaufen.

Beispiele

Literatur