Eine Plattform für die Wissenschaft: Bauingenieurwesen, Architektur und Urbanistik
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Naturfaserverstärkter Polymerbeton zur Energieabsorption
Zu entwickeln war ein energieabsorbierender Werkstoff, der zur Dämpfung von Stoßwellen eingesetzt werden kann. Für den Polymerbeton wurde ein kommerzielles Harz-Härter-System verwendet. Ein energieabsorbierender Werkstoff muss die Umwandlung kinetischer Energie aus der Stoßwelle ermöglichen, um deren Amplitude zu reduzieren. Die zwei wesentlichen Eigenschaften dafür sind Kompaktierungsfähigkeit sowie eine ausreichende Duktilität des Materials. Diese beiden Eigenschaften sollten im Polymerbeton durch zwei Arten von Beimischungen realisiert werden. Porosität, also die Kompaktierungsfähigkeit, sollte durch poröse organische Füllstoffe (wie Stroh, Mais, Maisabfallprodukte, Sägemehl) erreicht werden; Duktilität durch das Polymer und Naturfasern (Hanf-, Flachs- und Holzfasern). Mit organischen Füllstoffen wurden in Vorversuchen sehr gute Ergebnisse erzielt. Bei der Verformung dieser Materialien werden die Fasern herausgezogen und das Material löst sich auf komplexe Weise auf, wodurch eine große Menge an Energie dissipiert wird. Außerdem passen organische Füllstoffe in ein durchgängiges Konzept, was auf Nachhaltigkeit aufbaut und in das auch die Naturfasern mit einbezogen werden können. Durch sorgfältige Auswahl von Art und Anteil der Füllstoffe kann so ganz gezielt auf eine optimale Energieabsorption hingearbeitet werden. Als beispielhafte Anwendung wurde ein modulares Schutzplattensystem entwickelt, das als Fassadenelement zum Schutz von Gebäuden gegen die Auswirkungen von Detonationen verwendet werden kann. Versuche bei verschiedenen Abständen zwischen Sprengstoff und Betonwand ergaben, dass der Grenzabstand für die positive Wirkung des Schutzsystems auf die Betonwand im Modellmaßstab für ein Sprengstoffgewicht von 1,56 kg bei 0,375 m liegt. Diese Werte entsprechen im Realmaßstab einem Sprengstoffgewicht von 100 kg und einem Abstand zwischen Sprengstoff und Betonwand von 1,5 m. Bei einer Verringerung dieses Abstands findet zwar eine Reduktion der Druckamplitude statt, die Kontaktspannung aber, die auf die Betonwand einwirkt, überschreitet die Elastizitätsgrenze von Beton um ein Vielfaches, woraus sich starke Schädigungen ergeben.
Naturfaserverstärkter Polymerbeton zur Energieabsorption
Zu entwickeln war ein energieabsorbierender Werkstoff, der zur Dämpfung von Stoßwellen eingesetzt werden kann. Für den Polymerbeton wurde ein kommerzielles Harz-Härter-System verwendet. Ein energieabsorbierender Werkstoff muss die Umwandlung kinetischer Energie aus der Stoßwelle ermöglichen, um deren Amplitude zu reduzieren. Die zwei wesentlichen Eigenschaften dafür sind Kompaktierungsfähigkeit sowie eine ausreichende Duktilität des Materials. Diese beiden Eigenschaften sollten im Polymerbeton durch zwei Arten von Beimischungen realisiert werden. Porosität, also die Kompaktierungsfähigkeit, sollte durch poröse organische Füllstoffe (wie Stroh, Mais, Maisabfallprodukte, Sägemehl) erreicht werden; Duktilität durch das Polymer und Naturfasern (Hanf-, Flachs- und Holzfasern). Mit organischen Füllstoffen wurden in Vorversuchen sehr gute Ergebnisse erzielt. Bei der Verformung dieser Materialien werden die Fasern herausgezogen und das Material löst sich auf komplexe Weise auf, wodurch eine große Menge an Energie dissipiert wird. Außerdem passen organische Füllstoffe in ein durchgängiges Konzept, was auf Nachhaltigkeit aufbaut und in das auch die Naturfasern mit einbezogen werden können. Durch sorgfältige Auswahl von Art und Anteil der Füllstoffe kann so ganz gezielt auf eine optimale Energieabsorption hingearbeitet werden. Als beispielhafte Anwendung wurde ein modulares Schutzplattensystem entwickelt, das als Fassadenelement zum Schutz von Gebäuden gegen die Auswirkungen von Detonationen verwendet werden kann. Versuche bei verschiedenen Abständen zwischen Sprengstoff und Betonwand ergaben, dass der Grenzabstand für die positive Wirkung des Schutzsystems auf die Betonwand im Modellmaßstab für ein Sprengstoffgewicht von 1,56 kg bei 0,375 m liegt. Diese Werte entsprechen im Realmaßstab einem Sprengstoffgewicht von 100 kg und einem Abstand zwischen Sprengstoff und Betonwand von 1,5 m. Bei einer Verringerung dieses Abstands findet zwar eine Reduktion der Druckamplitude statt, die Kontaktspannung aber, die auf die Betonwand einwirkt, überschreitet die Elastizitätsgrenze von Beton um ein Vielfaches, woraus sich starke Schädigungen ergeben.
Naturfaserverstärkter Polymerbeton zur Energieabsorption
Gallenmüller, Meike (Autor:in) / Mayrhofer, C. (Autor:in) / Thoma, K. (Autor:in)
2005
113 Seiten, Bilder, Tabellen, 106 Quellen
Report
Deutsch
| TIBKAT | 2005
| UB Braunschweig | 2005
Naturfaserverstärkter Polymerbeton - Entwicklung, Eigenschaften und Anwendung
| Tema Archiv | 2006