Sandburgen und Betonpumpen: Nasser Sand fließt besser als trockener

Erst mit Wasser wird Sand zum geeigneten Baumaterial für Sandburgen. Entgegen den Erwartungen lässt sich die feuchte, klumpige Masse auch besser durch Röhren pumpen als im locker-trockenen Zustand.

Saarbrücken - Zu diesem Ergebnis kommen Physiker der Universität des Saarlandes in Saarbrücken. Denn Wasser dient nicht nur als "Klebstoff" für die Sandkörner, sondern kann auch als Schmiermittel eingesetzt werden.

"Im Unterschied zur gängigen Alltagsmeinung beobachteten wir, dass der Widerstand beim Fließen für nassen Sand kleiner ist als für trockenen", schreiben Christian Wagner und sein Kollege Jorge E. Fiscina in einer Vorabveröffentlichung des Informationssystems "ArXiv.org". Für ihre überraschenden Messungen hatten sie nacheinander trockene und feuchte Glaskügelchen mit einem Durchmesser von etwa 0,145 Millimetern in eine zylindrische Röhre gefüllt. Danach übten sie Druck auf die Masse aus und bestimmten die Kraft, die nötig war, um den Laborsand zum Fließen zu bringen. Mit einem Wasseranteil von drei Prozent setzte sich der Sand viel leichter in Bewegung als die trockenen Körner.

Wasser lässt die Sandkörner miteinander verklumpen. Luft in den Räumen zwischen den Körnern hingegen verringern die Reibungskräfte. Daher bewegt sich lockerer, trockener Sand leichter als nasser. Doch in einer Röhre werden die Sandkörner dicht gepackt und lassen kaum Raum für die Luft. Hier wirkt das Wasser einer feuchten Sandmasse als Schmiermittel und reduziert effektiv die Reibungskräfte.

Bei diesen Messungen handelt es sich nicht nur um nette Sandkastenspiele von Physikern. Denn die Ergebnisse könnten den Transport von Baustoffen in Röhren, beispielsweise bei Betonpumpen, verbessern helfen. Mit einem optimierten Wasseranteil müssten Pumpen weniger Kraft aufwenden und die Förderleistung könnte gesteigert werden.