Die Kunst der perfekten Sandburg

Wissenschaftler haben das optimale Mischverhältnis herausgefunden

Die perfekte Sandburg zu konstruieren, ist eine Kunst. Mit völlig trockenem Sand geht es ebenso wenig wie mit einem eher wässrigen Sand-Wasser-Gemisch - zu dieser Erkenntnis gelangt jedes Kind, das sich als Sandburg-Architekt betätigt, relativ schnell. Forscher aus dem Iran, den Niederlanden und Frankreich haben nun das "perfekte Sandburg-Rezept" gefunden.

von Wissenschaft - Die Kunst der perfekten Sandburg © Bild: APA/Malte Christians/DPA

Eine Sandsäule ist demnach bei einem Wasseranteil von nur einem Prozent am stabilsten. Und: Die maximale Höhe, die eine solche Säule erreichen kann, hängt mit ihrem Durchmesser zusammen. Wird eine bestimmte Höhe überschritten, knickt die Säule unter ihrer eigenen Last ein. Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift "Scientific Reports" veröffentlicht.

Anziehung durch Flüssigkeit
Die Grundvoraussetzung für eine Verbindung zwischen Sandkörnern ist die Bildung extrem kleiner Brücken. Dazu braucht es Flüssigkeit. In den flüssigen Verbindungen entsteht kapillarer Druck, der eine Anziehung zwischen den Sandkörnern erzeugt. So bildet sich ein Netzwerk aus Verbindungen, das den Bau von Sandburgen erst ermöglicht.

Das Mischverhältnis entscheidet
Wie stabil diese Brücken sind, ist davon abhängig, in welchem Mischverhältnis Sand und Wasser zueinander stehen. Ist der Sand zu trocken, können keine Brücken entstehen, ist der Wasseranteil zu hoch, wird die Bindung destabilisiert - ein Effekt, der im großen Maßstab beispielsweise zu Muren oder Hangrutschen führen kann. Laut der Studie führt ein Wasseranteil von etwa einem Prozent zu den stabilsten Sandsäulen.

Sandige Experimente
Für ihre Untersuchungen füllten die Forscher nassen Sand in PVC-Rohre verschiedenen Umfangs und komprimierten ihn anschließend, bis die Säulen eine bestimmte Höhe erreichten. Dann wurden die Rohre behutsam entfernt. Auf diese Weise ermittelten die Wissenschafter die maximale Höhe, bis zu der eine Säule nicht unter ihrem eigenen Gewicht einknickt. Dabei zeigte sich etwa, dass Säulen mit einem Radius von zwei Zentimetern bis zu 27 Zentimeter hoch werden können, bei einem Radius von sieben Zentimetern sind bereits bis zu 60 Zentimeter Höhe möglich.

Neben dem "Rezept für die perfekte Sandburg" habe die Arbeit zum besseren Verständnis der Abläufe in Sand-Wasser-Gemischen geführt. Die neuen Erkenntnisse könnten auch für die Ziviltechnik und Erdmechanik von Interesse sein, heißt es in der Veröffentlichung.

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