Das Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik gehört gemeinsam mit Bauingenieuren der TU Kaiserslautern in der Kategorie Forschung zu den drei Nominierten für den diesjährigen bauma-Innovationspreis. In fünf Kategorien hatten sich 156 Teilnehmer beworben. Grund für diese Nominierung sind gemeinsame Arbeiten zur Richtungsanalyse von Stahlfasern im Beton, welche eine konventionelle Bewehrung ersetzen. Die Forschungsergebnisse, die im Landesforschungsschwerpunkt Center for Mathematical and Computational Modelling (CM)² entstanden sind, wurden beim bauma-Mediendialog in München über 250 Fachjournalisten aus aller Welt präsentiert. Die Baumaschinenmesse – die größte Messe der Welt – findet im April ebenfalls in München statt.

Der verstärkte Einsatz von Stahlfaserbetonen erschließt zahlreiche Potenziale hinsichtlich Kostenreduzierung, kurzer Bauzeit und umweltfreundlicher Bauverfahren. Typische Anwendungsbeispiele sind Stahlverbunddecken, tragende Bodenplatten und Wände, Industriefußböden, Stahlfaserspritzbeton, Tübbings im Tunnelbau und Unterwasserbetonsohlen. Nicht zweifelsfrei geklärt ist jedoch die gleichmäßige Herstellbarkeit des Stahlfaserbetons unter Baustellenbedingungen. Bisher etablierte Prüfverfahren (Auswaschen, elektromagnetische und fotooptische Verfahren) liefern mit hohem Aufwand nur Aussagen über Fasermengen. Eine verlässliche und überprüfbare Verteilungs- und Richtungsanalyse ist damit jedoch nicht möglich.

Abhilfe schaffen hier die am Fraunhofer ITWM entwickelten Algorithmen zur Interpretation computertomografischer Aufnahmen, auf deren Grundlage eine spezielle Software entstanden ist. Erstmals gelang damit eine Beschreibung der Fasern nach Lage im Raum, projizierter Länge und Durchmesser. Darum ist das Verfahren aus Kaiserslautern im Bauwesen national und international auf großes Interesse gestoßen.

Die Fachgebiete Massivbau und Werkstoffkunde im Bauwesen der TU Kaiserslautern nutzen die neuen Möglichkeiten zur wissenschaftlichen Überprüfung von Regelwerken und für die Erforschung des Faserverhaltens im Bauteil. Für die Begutachtung von Schadensfällen und für die Güteüberwachung ist das Prüfverfahren bereits einsatzbereit. Im Tunnelbau kann jetzt beispielsweise eine wirtschaftliche Verwendung von Stahlfasertunneltübbings gelingen, weil die Faservorzugsrichtung an Bohrkernen reproduzierbar nachgewiesen werden kann.

Aktuell wird an der Tomografierung von Fasern im Riss gearbeitet, um zu einem verbesserten Verständnis des Tragverhaltens unter Laststeigerung zu gelangen. Die sichere Anwendbarkeit des Stahlfaserbetons eröffnet dem gesamten Bauwesen neue Perspektiven.

Die Entscheidung im Wettbewerb fällt am 14. April 2013.

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