Experimentelle und numerische Untersuchung zum Langzeitkriechverhalten von Wärmedämmplatten aus extrudiertem Polystyrol-Hartschaumstoff

Extrudierter Polystyrol-Hartschaum (XPS) hat aufgrund seiner ausgezeichneten Eigenschaften als lastabtragende Wärmedämmung in letzter Zeit große Aufmerksamkeit erregt. Diese Art der Wärmedämmung wird häufig unter Plattengründungen eingesetzt, bei denen hohe Druck- und teilweise auch Schubspannungen auftreten. Damit die Dämmplatten sicher in diesem Bereich angewendet werden können, sollte ihr Kriechverhalten untersucht und bewertet werden, um mögliche unverträgliche Setzungen zu vermeiden. Das Hauptziel der vorliegenden Untersuchungen ist es, das Kriechverhalten von lastabtragenden XPS-Wärmedämmstoffplatten unter reinen Schubspannungs- und kombinierten Druck-Schubspannungszuständen zu prüfen und eine potentielle Auswirkung, welche die Druckbelastungen auf das Schub-Kriechdehnungsverhalten unter kombinierten Belastungszuständen haben könnte, zu untersuchen. Mit einem speziell dafür entwickelten Prüfstand wurden Versuche zum Kriechverhalten von XPS-Hartschaumplatten unter Schub- und kombinierten Druck-Schubspannungszuständen durchgeführt. Versuchsergebnisse zeigten einen leichten Anstieg des Kriechdehnungsverhaltens aufgrund der Einwirkung von Druckbelastungen in kombinierten Lastzuständen. Die Ergebnisse der Versuche zum Kriechverhalten wurden verwendet, um möglichst genaue Annäherungen zu erhalten, die das Kriechverhalten unter den genannten Belastungen darstellen. Eine Übersicht, wie das Kriechverhalten anhand der Finite-Elemente-Methode mithilfe von mikrostrukturbasierten FE-Modellen simuliert werden kann, wurde vorgestellt. Die Mikrostruktur wurde mithilfe von Röntgenstrahlung festgehalten und sichtbar gemacht. Die entwickelten mikrostrukturbasierten FE-Modelle wurden dann verwendet, um eine Parameterstudie zur Optimierung des Kriechverhaltens von XPS Hartschaumplatten unter Schub- und Druckbelastungen durchzuführen.