Geotextilien, Textiles Bauen und Smart Textiles Flashcards
Welche Arten von Textilien werden für Geotextilien eingesetzt? Nennen Sie jeweils ein typisches Einsatzgebiet.
- Vliesstoffe: Verstärkung von Dämmen, Trennen und Filtern
- Gewebe: Filter
- Geogitter Bewehrung
- Folien: Trennen
Was versteht man unter Kriechdehnung? Warum ist diese Kenngröße für Geotextilien besonders wichtig?
Kriechdehnung heißt die plastische Dehnung, die beim Kriechen eines Werkstoffs auftritt.
Was versteht man unter Permittivität und Transmissivität?
- > Permittivität:
- Quotient aus Durchlässigkeit senkrecht zum Geotextil und seiner Dicke
- hängt von Porenstruktur ab (Größe, Verteilung)
- ändert sich u.U. im Gebrauch durch Ablagerung in der Textilstruktur
- > Transmissivität:
- Durchlässigkeit innerhalb der Geotextilebene
- hängt von Porenstruktur (Größe, Verteilung) und Dicke des Textils ab
- Gewebe besitzen keine Transmissivität
- Vernadelte Vliese erreichen höhere Werte als thermisch verfestigte
Erläutern Sie mit einer einfachen Skizze die Funktionen Trennen, Drainieren, Filtern und Armieren.
Trennen: 2 Bodenschichten mit unterschiedlichem Aufbau werden voneinander getrennt (mechanisch: Verhinderung der Materialdurchmischung / hydraulisch: Begrenzung der Ausschwemmung von Feinmaterial
Filtern: Trennen einer fein. und einer grob-körnigen Bodenschicht voneinander. Druckfreier Wasserdurchfluss von der fein- zur grobkörnigen Schicht
- mechanisch: Behinderung der Ausschwemmung von Feinmaterial
- hydraulisch: Möglichst druckfreier Wasserdurchfluss durch das Geotextil
- Drainieren: Abführen von Wasser aus feinkörnigem Boden mit Geotextil
- Armieren: Aufnahme von Zugspannung innerhalb des Bodens mit Hilfe eines Geotextils -> dadurch “Verfestigung” des Bodens
Skizzieren Sie die Armierung einer Böschung.
- Böschungswinkel Beta
- Drüber liegt eine Abdeckung des Oberbodens oder eine humuslose Begrünung
- Abwechselnde Schichten aus fein- und grobkörnigem Schüttmaterial
Warum werden Geotextilien beim Verlegen überlappt und nicht vernäht?
Beschweren durch Material (Reibschluss) vollkommen ausreichend, zumal ein Vernähen auf einer Baustelle auch sehr kompliziert wäre
In welchem Buch werden faserbewehrte Baustoffe erstmals erwähnt?
Bibel
Nennen Sie drei wichtige Faserrohstoffe für Zeltdachkonstruktionen.
Polyester, Polyacrylnitril, Glasfasern
Wer bewohnte die erste stahlbewehrte Betonbehausung?
Kaiser Hadrian (120 n. Chr. In Rom)
Nennen Sie je 2 Vorteile für die Bewehrung von Beton mit Stahl und mit Textilien.
-> Bewehrung mit Stahl: \+ große Erfahrung zur Dauerfestigkeit \+ einfacher Genehmigungsprozess \+ weniger aufwändige Fertigung \+ geringere Materialkosten
-> Bewehrung mit Textilien:
+ Bessere Krafteinleitung; Aufnahmen auch von Zugkräften (nicht nur Druckkräfte)
+ kein Schutz der Bewehrung vor Wasser notwendig, daher geringe Wandstärke und geringeres Gewicht (einfache Montage, 80 % weniger Beton, 80 % weniger CO2)
+ Geringe Rissbildung
+ Bessere Verformbarkeit
+ neue Gestaltungsmöglichkeiten
Nennen Sie 3 typische Anwendungsbeispiele für textilbewehrte Betonbauteile und warum Textilien dabei vorteilhaft sind.
Fassaden, Lichtbeton, Überdachungen
\+ Bessere Krafteinleitung; Aufnahmen auch von Zugkräften (nicht nur Druckkräfte) \+ kein Schutz der Bewehrung vor Wasser notwendig, daher: - Geringe Wandstärke - Geringeres Gewicht -> einfache Montage 80 % weniger Beton 80 % weniger CO2 \+ Geringe Rissbildung \+ Bessere Verformbarkeit \+ neue Gestaltungsmöglichkeiten
Welche beiden Eigenschaften müssen Textilien besitzen, damit sie sich für die Bewehrung von Betonbauteilen eignen?
Sie müssen alkaliresistent sein und gute Verbundeigenschaften / Faser-Matrix-Haftung besitzen
Was versteht man unter „Lichtbeton“?
- > Optische Transparenz des Betons:
- Integration lichtleitender Fasern
- Licht wird mit einer Betonseite auf der Gegenseite übertragen
- Glasfasern (70µm) und polymere Monofilamente (zwischen 1 und 3mm)(Faservolumenanteil bestimmt den Grad der Transparenz)
Erläutern Sie mit einer einfachen Skizze, wie langfaserverstärkte Betonbauteile hergestellt werden.
- Rotierendes Förderband mit Folie
- Betonherstellung mit Vorlagenbehälter und Pumpe
- Rovinglager mit Rovings auf das Förderband
- Anschließend Glättung und Schneideinrichtung
- > Verfahren:
- Betonschicht auf Förderband
- Rovings werden auf definierte Länge geschnitten (Fasern fallen auf Förderband)
- Rechen sorgen für gleichmäßige Verteilung der Fasern
- zweite Betonschicht wird aufgebracht
- glätten der Oberfläche (gleichmäßige, glatte Oberflächenstruktur)
- zuschneiden
Nennen Sie 4 Werkstoffe für Smart Textiles und jeweils 1 besondere Eigenschaft.
PTFE (Polytetraflourethylen): auxetisch und reibungsarm
PEEK (Polyetheretherketon): hochtemperaturbeständig
Nitinol: Formgedächtniseffekt und superelastisch
SiC: wärme- und elektrisch leitfähig
Was versteht man unter auxetischen Materialien?
Materialien mit einer negativen Poisson-Zahl
-> Sie werden breiter, wenn man eine Zugkraft ausübt und schmaler, wenn eine Druckkraft wirkt
Erläutern Sie stichwortartig und mit einer einfachen Skizze die Funktionsweise von SAPs.
- Einlagerung von Na-Ionen in Polymerstruktur
- Bei Wasserkontakt entsteht ein hoher osmotischer Druck, zum Ausgleich der Salzkonzentration wird das äußere Wasser aufgenommen
- hohes Quellvermögen, dadurch dass sich die Acrylsäure in langen Ketten zu einem Netz zusammenlagert, durch den Wasserkontakt aufquellt und die Wassermoleküle und den aufkommenden Hohlräumen einschließt
Erläutern Sie den Effekt von PCMs (Phase Change Materials).
- Substanz auf Paraffin-Basis
- Innerhalb des Temperaturbereichs von ca. 32 - 38 °C -> Änderung des Aggregat-Zustands von fest zu flüssig
- Steigt die Körpertemperatur -> halb-fester Anteil schmilzt; Teil der zusätzlichen Körperwärme wird “abgebaut”; Kühlung
- Sinkt die Körpertemperatur -> halb-flüssiger Anteil des PCMs wird fest; “Schmelzwärme wird wieder abgegeben; Erwärmung
Worauf beruht der Lotus-Effekt?
auf wachsartigen Mikrostrukturen, die ein Abgleiten von Wasser begünstigen (geringe Oberflächenhaftung, geringe Kontaktfläche)
Worauf beruht der Shark-Skin-Effekt?
- Hai-Haut ist nicht hydraulisch glatt
- > dicht mit kleinen Schuppen besetzt
- > Wasserwiderstand wird erheblich reduziert
- Prinzip: Die Schuppen auf der Haihaut sind zur Schnauze hin gerichtet
- > Strömungswiderstand an der Hautoberfläche wird durch kleine Turbulenzen geringer im Vergleich zu einer ideal glatten Oberfläche
Was versteht man unter Structural Health Monitoring?
Überwachung von technischen Textilien mit fadenbasierter Sensorik (z.B. Halteseile)
Nennen und erläutern Sie die drei Integrationsstufen für elektronische Textilien.
- Kombination
- einfachste Form der Integration
- Textil und Elektronik sind getrennt
- Textil dient als Hülle - Adaption
- Einbettung der Elektronik
- einzelne Funktionen werden textil abgebildet
- elektrisch leitfähige Fasern (Leiterbahnen, Heizschlaufen) - Integration
- höchste Integrationsstufe
- elektrische/elektronische Funktionen werden direkt auf der Faser implementiert
Erläutern Sie den Aufbau von Feuerwehr-Schutzbekleidung.
Sensorik ist direkt in der Schutzbekleidung integriert. Die Sensoren warnen, wenn die Schutzwirkung nicht mehr gegeben ist
Erläutern Sie das Prinzip des Lawinen-Airbags.
Der Lawinen-Airbag bläht sich automatisch anhand eines Beschleunigungssensors auf und sorgt dafür, dass man nicht verschüttet wird. (Reduzierung der Dichte)
Nach welchem Prinzip funktioniert die Schutzkleidung gegen Kettensägenunfälle?
Glasfasern verhaken sich mir den Zähnen der Kettensäge, mechanischer Stopp der Säge
In welcher Integrationsstufe befinden sich die meisten Anwendungen heute?
in der Adaptionsphase (günstig, massentauglich herstellbar, sehr vielseitig)
Welche Smart Textiles finden im Automobil Anwendung?
Sitzheizung
