Magnetisches Positionieren von Stahlfasern in zementösen Medien: Fid-Bau Portal

Magnetisches Positionieren von Stahlfasern in zementösen Medien

Linsel, Stefan

Stahlfaserbetone werden seit Jahren erfolgreich in der Praxis eingesetzt und dabei häufig als Ersatz für eine statisch notwendige Bewehrung herangezogen. Sie besitzen ferromagnetische Eigenschaften und können mit Hilfe des Magnetismus bewegt werden. Die Fasern magnetisieren sich in einem Magnetfeld, bevor sie in Abhängigkeit von der Art des Feldes rotatorische und translatorische Bewegungen ausführen. Die vorliegende Arbeit entwickelt die Grundlagen für die Anwendung des Magnetismus. Das ferromagnetische Werkstoffverhalten der Stahlfaser wurde untersucht. Das magnetische Bewegen einer Stahlfaser in einem homogenen Magnetfeld ist beschrieben. Zur Erfassung der tatsächlich wirkenden magnetischen Momente sind spezielle Versuchseinrichtungen entwickelt und gebaut worden. Durch strömungsmechanische Betrachtungen wurden die Kräfte und Momente abgeschätzt, die erforderlich sind, damit eine Stahlfaser rotatorisch und translatorisch in einem zementösen Medium bewegt werden kann. Im Labormaßstab und im Maßstab 1:1 wurde experimentell festgestellt, dass zur Bewegung von Stahlfasern in einem weichen Mörtel Magnetfelder bis annähernd 20 mT ausreichen. Mit den neuen Erkenntnissen ist eine zielsichere magnetische Positionierung von Stahlfasern möglich. Bauteilbezogene Berechnungen der erforderlichen Magnetfelder zur gezielten Positionierung von Fasern werden vorgestellt. Zur Bestimmung der Faserlage nach einer magnetischen Positionierung sind bauteilzerstörende Verfahren (Bohrkernentnahme mit anschließenden Röntgen- oder computertomographischen Aufnahmen) möglich.