Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Ganzjähriges qualitätssicheres Kleben von Gewindestangen im Holzbau

Die Verbindung mittels eingeklebter Stahlstäbe ist ein innovatives Verfahren für strukturelle Verbindungen, welches im konstruktiven Ingenieurholzbau starke Anwendung findet. Die Herstellung die klebtechnische Verbindung zwischen Balken und Gewindestange ist in temperierten Werkhallen unproblematisch. Durch das häufige Unterschreiten der erforderlichen Aushärtetemperatur ist die Baustellenverklebung jedoch über weite Teile des Jahres nicht, oder nur mit großem Aufwand, möglich. Darüber hinaus fehlen für das Verfahren fundierte Aussagen zur Fehlstellen-Festigkeits-Beziehung, da der Einfluss der Verklebungsqualität auf die Tragfähigkeit weder systematisch experimentell, noch durch ein mechanisches Modell, untersucht wurde.

Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung von Verfahrenskonzepten zur definierten Klebstofferwärmung auf Basis von Induktion, resistiver sowie kapazitiver Erwärmung. Hierdurch soll den ausführenden Betrieben das Einkleben von Stahlstäben temperaturentkoppelt sowie signifikant beschleunigt ermöglicht werden. Weiteres Ziel ist, das Verbindungsverfahren durch systematische Untersuchungen bezüglich der Fehlertoleranz zu untersuchen, sodass der Einfluss des Herstellungsprozesses(Fugenverfüllung und Aushärtung)auf die Tragfähigkeit quantifiziert werden kann. Parallel soll das Verfahren dahingehend erweitert werden, dass eine Bestimmung der Festigkeit auf Grundlage von Werkstoffkennwerten mittels eines kohärenten mechanischen Modelles möglich ist.

Ein temperaturentkoppelter Einsatz der Verbindungstechnik ermöglicht Betrieben im Bereich des konstruktiven Holzbaus, die in Deutschland fast ausschließlich mittelständisch geprägt sind, neben erheblichen monetären Einsparungen(u.a. durch Einsparung von Einhausungen, kürzeren Prozesszeiten und effektiverer Personalauslastung)auch zusätzliche Umsatzpotenziale.

Ergebniszusammenfassung:

Insgesamt konnte im Rahmen des Projektes aufgezeigt werden, inwieweit sich die induktive bzw. resistive Erwärmung zur beschleunigten Aushärtung zweikomponentiger Klebstoffsysteme auch unter niedrigen Temperaturbedingungen im Holzbau eignet.

Als zentrales Forschungsergebnis konnten im Vergleich zur konventionellen Aushärtung von Klebstoffen einige Vorteile der wärmeinduzierten Schnellhärtung identifiziert werden. Die zugrundeliegende Reaktionskinetik der verwendeten Klebstoffsysteme erlaubt, in Kombination mit dem entwickelten Verfahren, eine deutliche Reduktion der Prozesszeiten von einigen Tagen bis auf wenige Minuten. Zusammen mit der Möglichkeit auch bei niedrigen Temperaturen eine Schnellhärtung durchführen zu können, resultiert eine erhebliche Steigerung der Flexibilität des Rohbau-Prozesses. Um die Potentiale des neuen Verfahrens unter realen Bedingungen abbilden zu können, wurden im Projektkontext Einflüsse von baustellentypischen Defekten auf die mechanischen Eigenschaften des Verbundes untersucht, hierzu zählen bspw. eine Kontamination oder Überhitzung der Fügezone.

In dem Forschungsprojekt wurden Potenziale aber auch noch bestehende Defizite aufgezeigt, die die weiteren Entwicklungen von beschleunigt ausgehärteten Klebstoffen im Bereich des Holzbaus vorantreiben können.