Grundlagenuntersuchungen zum Einsatzverhalten von diamantimprägnierten Werkzeugen beim Kernbohren von hochfestem Beton

Abstract

Für die trennende Bearbeitung von Beton und Stahlbeton werden in großem Umfang diamantimprägnierte Schleifwerkzeuge eingesetzt. Die spezifische Herausforderung stellt dabei das Verbundverhalten aus sprödhartem Beton und zähelastischem Stahl dar. Nur wenige veröffentlichte Arbeiten beschäftigen sich mit der Erforschung der trennenden Bearbeitung des umfangreich eingesetzten Konstruktionswerkstoffs Stahlbeton. Mit dieser Arbeit soll ein Beitrag zur Verbesserung des Prozessverständnisses für das Diamantkernbohren von hochfestem Stahlbeton geleistet werden. Seit einigen Jahren ist die wirtschaftliche Herstellung diamantimprägnierter Schleifwerkzeuge in größeren Stückzahlen möglich, die eine definierte Positionierung der Diamantkörner im Werkzeugvolumen aufweisen. Durch die Positionierung kann eine deutliche Leistungssteigerung erzielt werden. Da hierbei die Diamantkornanzahl reduziert wird, gewinnen in der Folge die Diamantkorneigenschaften, wie z. B. die Form, an Bedeutung für das Einsatzverhalten des Werkzeugs. Der Fokus dieser Arbeit liegt daher in der Identifizierung des Einflusses der Diamantkornform auf den Bearbeitungsprozess. Hierzu werden anstatt vereinzelter Diamantkörner Diamantwerkzeuge mit definierter Spitzenform eingesetzt, durch die eine höhere Reproduzierbarkeit gegeben ist. Die Versuche umfassen die Aspekte „Materialtrennung“, „Einfluss der Einzelphasen“ und „Verschleißverhalten“. Auf Grundlage der Versuche ist ein signifikanter Einfluss der Form festzustellen. Dabei weisen die getesteten Formen hinsichtlich der verschiedenen Aspekte unterschiedliche Vor- und Nachteile auf. So zeigt sich, dass hinsichtlich einer energetisch günstigen trennenden Bearbeitung von Stahl oder Beton unterschiedliche Kornformen zu wählen sind. Dagegen stellt sich eine verrundete Kornform unabhängig vom Material als unvorteilhaft dar. Neben der Identifizierung des Einflusses der Diamantkornform erfolgen des Weiteren Einsegment- und Kernbohrversuche zur Ermittlung anwendungsbezogener Erkenntnisse. Im Rahmen dieser Versuche wird eine gute Übertragbarkeit qualitativer Größen von Einsegmentversuchen auf Kernbohrversuche deutlich. Sowohl durch die Eingsegment- als auch die Kernbohrversuche lassen sich die materialspezifischen Einflüsse auf den Bearbeitungsprozess bestätigen. Zudem kann anhand der Einsegment-, aber auch der Einkornritzversuche dargestellt werden, dass eine materialabhängige minimal erforderliche Anzahl von Diamantkörnern bzw. Höhe der Diamantkonzentration notwendig ist.