@techreport{BenekenDihFriedetal.2018, author = {Beneken, Gerd and Dih, Denise and Fried, Adrian and Hauch, Julia and Hummel, Sabine and Junker, Elmar and Karlinger, Peter and K{\"o}ster, Heinrich and Krause, Harald and Muscat, Dirk and Niedermaier, Peter and Sch{\"a}fle, Claudia and Schutter, Sabina and Sigr{\"u}ner, Michael and Stanzel, Silke and Str{\"u}bbe, Nicole and Werndl, Peter and Wirnsberger, Markus and Zentgraf, Peter}, title = {Jahresbericht 2018, Forschung - Entwicklung - Innovation}, organization = {Technische Hochschule Rosenheim}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:861-opus4-12374}, pages = {68}, year = {2018}, abstract = {Mit dem j{\"a}hrlich erscheinenden Forschungsbericht m{\"o}chte die Technische Hochschule Rosenheim einen Einblick in ihre vielf{\"a}ltigen Projekte und Aktivit{\"a}ten der angewandten Forschung und Entwicklung geben. Im Jahresbericht 2018 wird {\"u}ber Vorhaben im Jahr 2018 berichtet.}, language = {de} } @inproceedings{HerzSigruenerMuscatetal.2023, author = {Herz, Jonas and Sigr{\"u}ner, Michael and Muscat, Dirk and Str{\"u}bbe, Nicole}, title = {Co-extruded polymer fibers for concrete reinforcement}, series = {Proceedings of the 37th International Conference of the Polymer Processing Society (PPS-37)}, volume = {2884}, booktitle = {Proceedings of the 37th International Conference of the Polymer Processing Society (PPS-37)}, number = {1}, doi = {10.1063/5.0168511}, year = {2023}, abstract = {Corrosion of steel reinforcements in concrete constructions is a big topic for the building industry. Polymeric materials are a possible alternative due to their ability to withstand corrosion. To replace steel reinforcements, fibers with high mechanical properties and a good bonding ability between fiber and concrete are needed. Today different approaches for concrete reinforcement by polymer fibers have been investigated. The bonding ability of the fibers can be increased by mechanical anchoring, e.g. crimped or embossed fibers, as well as by a chemical bonding between concrete and fiber surface. To realize the requirements of high mechanical properties and a good bonding behavior, a fiber that is drawn from a co-extruded filament shall be produced and tested. The filament owns an innovative core-shell-structure. The core maintains the fiber-stiffness and the tensile strength while the shell allows using another material to affect the bonding behavior of the fiber. This study shows the usage of fibers with differing shell materials to examine their influence on the mechanical properties of the fiber in total and the adhesion abilities to concrete. As core material, an unfilled polypropylene (PP) is used. The shell materials are varied using different polymers e.g. polypropylene or ethylene acrylic acid copolymer, as well as two PP based compounds filled with wood particles and calcium carbonate blended with a maleic anhydride based coupling agent. The mechanical properties of the fibers are tested by fiber tensile tests to compare the younǵs modulus and the tensile strength. The influence of the shell phase on the bonding ability to concrete is evaluated by the interfacial shear strength calculated from single fiber pull-out tests. Microscopy is used to interpret changes before and after pull-out. The results depict incredible positive effects and allow new insights in possible materials for fiber reinforced concrete constructions.}, language = {en} } @inproceedings{SigruenerMuscatStruebbe2021, author = {Sigr{\"u}ner, Michael and Muscat, Dirk and Str{\"u}bbe, Nicole}, title = {Influencing the bonding ability of polypropylene fibers to concrete by blend hydrophilization and reactive functionalization}, series = {IUPAC MACRO2020+, 48th World Polymer Congress, 16. - 21. May 2021}, booktitle = {IUPAC MACRO2020+, 48th World Polymer Congress, 16. - 21. May 2021}, year = {2021}, language = {en} } @article{RuethingHaupertSchmitzetal.2022, author = {R{\"u}thing, Justus and Haupert, Frank and Schmitz, Regine and Sigr{\"u}ner, Michael and Str{\"u}bbe, Nicole}, title = {A new approach for the friction and wear characterisation of polymer fibres under dry, mixed and hydrodynamic sliding}, series = {Tribologie und Schmierungstechnik}, volume = {69}, journal = {Tribologie und Schmierungstechnik}, number = {Sonderausgabe 2}, pages = {18 -- 25}, year = {2022}, abstract = {A new approach for the friction and wear characterisation of polymer fibres under dry, mixed, and hydrodynamic sliding conditions is developed. The production process of the tested polymer fibres is described and an introduction in fibre-reinforced concrete is given. Tribotesting is done on an optimised tribometer capable of measuring the friction and wear behaviour of polymer fibres with diameters of a few 100 µm under lubricated conditions. Three extruded polypropylene macro fibres with varying diameters are characterised under tribological conditions found in an industrial concrete mixing process. It is shown that detailed friction and wear data of polymer fibres can be gathered.}, language = {en} } @article{SchmitzHaupertRuethingetal.2021, author = {Schmitz, Regine and Haupert, Frank and R{\"u}thing, Justus and Sigr{\"u}ner, Michael and Str{\"u}bbe, Nicole}, title = {Tribologische Charakterisierung von Polymerfasern unter Trockenreibung, Mischreibung und Hydrodynamik mittels einer optimierten Pin-on-Disc-Pr{\"u}fmethode}, series = {Tribologie und Schmierungstechnik}, volume = {68}, journal = {Tribologie und Schmierungstechnik}, number = {3-4}, pages = {13 -- 21}, year = {2021}, abstract = {Ausgehend von der herk{\"o}mmlichen Pin-on-Disc-Pr{\"u}fmethodik wurde ein Tribologiepr{\"u}fstand hinsichtlich seiner Leistungsf{\"a}higkeit zur Fasercharakterisierung optimiert und angepasst. Die Methodik wird erl{\"a}utert und erste Anwendungen im Bereich der tribologischen Charakterisierung von Einzelfasern werden vorgestellt. Der Pr{\"u}fungsablauf zur Untersuchung der Polymerfasern, deren Durchmesser nur einige 100 µm betragen, ist so generiert, dass eine Erfassung der Daten als Funktion der Zeit im Bereich von einigen 10 µm bis zu einigen 100 µm Faserverschleiß kontinuierlich w{\"a}hrend der Messung bereits in den ersten Minuten erfolgen kann. Der Pr{\"u}fmodus startet hierbei mit Linienlast und entwickelt sich dynamisch zur Fl{\"a}chenlast durch {\"A}nderung der Auflagefl{\"a}che der Faser w{\"a}hrend der Messung. Es wird gezeigt, dass Einzelfasern hinsichtlich ihrer Reibungs- und Verschleißeigenschaften in unterschiedlichen tribologischen Systemen charakterisiert werden k{\"o}nnen. Die Abh{\"a}ngigkeit der Verschleißraten von Fasermaterial, Oberfl{\"a}chenrauheit der Gegenk{\"o}rper und Schmiermittelraten wird dargestellt.}, language = {de} } @article{SigruenerMuscatStruebbe2021, author = {Sigr{\"u}ner, Michael and Muscat, Dirk and Str{\"u}bbe, Nicole}, title = {Investigation on pull-out behavior and interface critical parameters of polymer fibers embedded in concrete and their correlation with particular fiber properties}, series = {Journal of Applied Polymer Science}, volume = {138}, journal = {Journal of Applied Polymer Science}, number = {28}, pages = {50745}, year = {2021}, abstract = {A crucial problem in concrete engineering is the corrosion of steel reinforcements. Polymer fibers as alternative reinforcement material can prevent corrosion; however, high adhesion to concrete and good fiber mechanics are necessary for polymers to be considered as an alternative reinforcement. This study tested different thermoplastic polymer materials to evaluate their level of adhesion to concrete. The adhesion properties of different self-drawn polymer fibers were analyzed by extracting the fibers from concrete using single fiber pull-out test (SFPT). To determine the adhesion mechanism, different polymer properties were analyzed and correlated to SFPT. Strong evidence was found that the fibers mechanical properties correlate with SFPT. Roughening the fiber surface increases the SFPT results significantly. While highly polar materials can support the adhesion process, a clear correlation could not be found. This study identifies high stiffness and roughness as the crucial properties of polymer fibers used in concrete engineering. If these factors can be engineered into the fiber, polymer fibers can present an alternative to steel in concrete reinforcement.}, language = {en} } @inproceedings{SigruenerMuscatStruebbe2020, author = {Sigr{\"u}ner, Michael and Muscat, Dirk and Str{\"u}bbe, Nicole}, title = {Investigation of the Bonding Behavior of Modified Polypropylene to a Concrete Matrix by Single Fiber Pull Out Tests}, series = {SAMPE Europe Conference Proceedings 2020}, booktitle = {SAMPE Europe Conference Proceedings 2020}, year = {2020}, language = {en} } @phdthesis{Sigruener2023, author = {Sigr{\"u}ner, Michael}, title = {Entwicklung von verstreckten Polypropylenfasern als Bewehrungsalternative f{\"u}r Beton}, doi = {10.14279/depositonce-16765}, school = {Technische Hochschule Rosenheim}, year = {2023}, abstract = {Nachhaltigkeit und Ressourceneinsparung sind die Themen der Stunde. Vor allem die Bauindustrie hat ein großes Potenzial, umweltfreundlicher zu agieren, da dieser Industriezweig einer der gr{\"o}ßten Kohlenstoffdioxid-Emitter ist. Durch die Verl{\"a}ngerung der Lebenszeit von Bauwerken und die Einsparung von Baumaterialien kann nachhaltiger und ressourcenschonender gearbeitet werden. Eine M{\"o}glichkeit, diese Ziele zu erreichen ist der Einsatz alternativer Beton-Bewehrungen. Der Grundbaustoff Beton hat sehr gute Druckfestigkeiten, weist allerdings Defizite bei der Zugfestigkeit auf. Zur Verbesserung der Zugfestigkeit wird dem Beton ein Material mit hoher Zugfestigkeit beigemischt. Dieses wird „Bewehrung" genannt. Stand der Technik in der Bauindustrie ist momentan die Bewehrung mit Stahlst{\"a}ben und -matten. Der Stahl begrenzt allerdings die Lebenszeit von Bauwerken, da es durch das Eindringen von Chloriden, Sulfaten oder Kohlendioxid fr{\"u}her oder sp{\"a}ter zu Korrosion kommt. Um den Korrosionszeitpunkt hinauszuz{\"o}gern, verwendet die Industrie eine dicke Betonschutzschicht, um den Stahl zu sch{\"u}tzen. Die Verwendung einer korrosionsbest{\"a}ndigen alternativen Bewehrung w{\"u}rde die Lebensdauer (Dauerhaftigkeit) von Bauwerken steigern und gleichzeitig eine Verringerung der verwendeten Baumaterialien bewirken. Dies w{\"u}rde einen Beitrag zu einer nachhaltigeren Bauindustrie leisten. Eine Substanz, die als Bewehrungsmaterial eingesetzt werden kann, ist Polypropylen (PP). Polypropylen ist ein sehr korrosionsbest{\"a}ndiges Polymer, das die gerade beschriebenen Effekte erzielen w{\"u}rde. Allerdings ist Polypropylen als Standardmaterial nicht f{\"u}r die Bewehrung von Beton geeignet. Seine mechanischen Eigenschaften sind nicht vergleichbar mit denen von Baustahl. Gleichzeitig ist die Adh{\"a}sion von Polypropylen zu Beton nicht ausreichend, um eine effiziente Verst{\"a}rkung erzielen zu k{\"o}nnen. Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, L{\"o}sungswege zu entwickeln, wie aus PP eine alternative Betonbewehrung hergestellt werden kann. Zuerst wurde sowohl das Problem der niedrigen mechanischen Eigenschaften von Polypropylen als auch die Schwierigkeit der geringen Adh{\"a}sion zu Beton getrennt untersucht. Im Anschluss wurden Methoden eruiert, mithilfe derer eine Kombination der mechanischen Eigenschaften mit der Adh{\"a}sion zu Beton bei gleichbleibenden Eigenschaften m{\"o}glich ist. Hierf{\"u}r wurde ein Reaktivextrusions- und ein Co-Extrusionsprozess untersucht. Die Zugfestigkeit von Polypropylen kann durch eine starke Orientierung der Molek{\"u}lketten signifikant erh{\"o}ht werden. Der daf{\"u}r n{\"o}tige Verstreckungsprozess ist die Basis f{\"u}r die Verbesserung der mechanischen Eigenschaften. In einem ersten Schritt wurden verschiedene PP-Typen auf deren Verstreckbarkeit untersucht und in der Folge mit makroskopischen und nanoskaligen F{\"u}llstoffen ausger{\"u}stet, um so die Zugfestigkeit und den Elastizit{\"a}tsmodul zu steigern. Im zweiten Schritt wurde der Einfluss von mehreren aufeinander folgenden Verstreckungsstufen auf die mechanischen Eigenschaften untersucht. Die hohe chemische Stabilit{\"a}t von PP verhindert eine gute Adh{\"a}sion zu Beton. Folglich wurde die nat{\"u}rliche Adh{\"a}sion von verschiedenen Polymeren zu Beton untersucht, um m{\"o}gliche andere Polymere als Additive zur Adh{\"a}sionsverbesserung zu identifizieren. Der Unterschied in der Polarit{\"a}t zwischen Beton und PP ist sehr hoch, weshalb der Einfluss einer Hydrophilierung von PP auf die Adh{\"a}sion zu Beton durch Van der Waals Kr{\"a}fte und Wasserstoffbr{\"u}ckenbindungen analysiert wurde. Dies ber{\"u}cksichtigend konnte ein Reaktivextrusionsprozess mit einem Vinylsilan entwickelt werden, der eine kovalente Bindung von PP zu Beton erm{\"o}glicht. Um eine optimierte PP-Faser zur Bew{\"a}hrung von Beton zu erhalten, mussten die zuvor erlangten Erkenntnisse hinsichtlich der mechanischen Eigenschaften und der Adh{\"a}sion zu Beton in einer Faser vereint werden. Diesbez{\"u}glich wurde einerseits die Reaktivextrusion mit F{\"u}llstoffen und einem angepassten Verstreckungsprozess optimiert. Andererseits wurden verschiedene Materialien in einem Co-Extrusionsprozess kombiniert. ,Eine wichtige Erkenntnis besteht darin, dass eine Faser mit einer Verbundaußenschicht aus silanisiertem PP und Holzfasern in Kombination mit einem optimierten Verstreckungsprozess, eine signifikante Verbesserung der mechanischen Eigenschaften und der Adh{\"a}sion zu Beton erzielt. Zur differenzierten Beurteilung der Ergebnisse wurde ein spezieller Testaufbau basierend auf einem Einzelfaserauszugstest entwickelt, der die verschiedenen Adh{\"a}sionsmechanismen einer modifizierten PP-Faser zu Beton unterscheiden kann und dadurch wiederum eine Modifizierung der Faser speziell auf einzelne Adh{\"a}sionsmechanismen erm{\"o}glicht. Zusammenfassend konnten mit dieser Arbeit mehrere L{\"o}sungsans{\"a}tze aufgezeigt werden, wie eine alternative Bewehrungsfaser f{\"u}r Beton aus Polypropylen hergestellt werden kann.}, language = {de} } @inproceedings{SchmitzHaupertRuethingetal.2021, author = {Schmitz, Regine and Haupert, Frank and R{\"u}thing, Justus and Sigr{\"u}ner, Michael and Str{\"u}bbe, Nicole}, title = {Tribologische Charakterisierung von Polymerfasern unter Trockenreibung, Mischreibung und Hydrodynamik mittels einer optimierten Pin-on-Disc-Pr{\"u}fmethode}, series = {Tribologie und Schmierungstechnik}, volume = {68}, booktitle = {Tribologie und Schmierungstechnik}, number = {3-4}, organization = {62. Tribologie-Fachtagung 2021}, pages = {13 -- 21}, year = {2021}, abstract = {Ausgehend von der herk{\"o}mmlichen Pin-on-Disc-Pr{\"u}fmethodik wurde ein Tribologiepr{\"u}fstand hinsichtlich seiner Leistungsf{\"a}higkeit zur Fasercharakterisierung optimiert und angepasst. Die Methodik wird erl{\"a}utert und erste Anwendungen im Bereich der tribologischen Charakterisierung von Einzelfasern werden vorgestellt. Der Pr{\"u}fungsablauf zur Untersuchung der Polymerfasern, deren Durchmesser nur einige 100 µm betragen, ist so generiert, dass eine Erfassung der Daten als Funktion der Zeit im Bereich von einigen 10 µm bis zu einigen 100 µm Faserverschleiß kontinuierlich w{\"a}hrend der Messung bereits in den ersten Minuten erfolgen kann. Der Pr{\"u}fmodus startet hierbei mit Linienlast und entwickelt sich dynamisch zur Fl{\"a}chenlast durch {\"A}nderung der Auflagefl{\"a}che der Faser w{\"a}hrend der Messung. Es wird gezeigt, dass Einzelfasern hinsichtlich ihrer Reibungs- und Verschleißeigenschaften in unterschiedlichen tribologischen Systemen charakterisiert werden k{\"o}nnen. Die Abh{\"a}ngigkeit der Verschleißraten von Fasermaterial, Oberfl{\"a}chenrauheit der Gegenk{\"o}rper und Schmiermittelraten wird dargestellt.}, language = {de} } @inproceedings{HerzSigruenerKrekemeyeretal.2021, author = {Herz, Jonas and Sigr{\"u}ner, Michael and Krekemeyer, Markus and Kazmi, Monis and Schuster, Jens and Muscat, Dirk and Str{\"u}bbe, Nicole}, title = {INVESTIGATION OF AN INNOVATIVE WOOD-PLASTIC HYBRID LAID FABRIC FOR THE REPLACEMENT OF STEEL REINFORCEMENTS IN CONSTRUCTIONS}, series = {SAMPE Europe 2021 Conference, Baden/Z{\"u}rich, 29. - 30. Sept. 2021}, booktitle = {SAMPE Europe 2021 Conference, Baden/Z{\"u}rich, 29. - 30. Sept. 2021}, year = {2021}, language = {en} } @inproceedings{HerzSigruenerWalteretal.2022, author = {Herz, Jonas and Sigr{\"u}ner, Michael and Walter, David and Muscat, Dirk and Str{\"u}bbe, Nicole}, title = {Coextruded Polymeric Bicomponent Fibers for Concrete Reinforcements}, series = {SAMPE Europe Conference Proceedings 2022, Hamburg, 15. - 17. Nov. 2022}, booktitle = {SAMPE Europe Conference Proceedings 2022, Hamburg, 15. - 17. Nov. 2022}, year = {2022}, language = {en} } @techreport{StruebbeMuscatSigruener2022, author = {Str{\"u}bbe, Nicole and Muscat, Dirk and Sigr{\"u}ner, Michael}, title = {FHprofUnt 2016: Entwicklung maßgeschneiderter Polymerfasern zur Verbesserung der Lebensdauer und der mechanischen Eigenschaften von Beton (Conplasite) : Erfolgskontrollbericht FHprofUnt 2016: Projekt Conplasite : Berichtszeitraum: 01.08.2018-31.07.2021}, organization = {Technische Hochschule Rosenheim}, doi = {10.2314/KXP:185433476X}, year = {2022}, language = {de} } @article{SigruenerHueskenPirskawetzetal.2023, author = {Sigr{\"u}ner, Michael and H{\"u}sken, G{\"o}tz and Pirskawetz, Stephan and Herz, Jonas and Muscat, Dirk and Str{\"u}bbe, Nicole}, title = {Pull-out behavior of polymer fibers in concrete}, series = {Journal of Polymer Science}, volume = {61}, journal = {Journal of Polymer Science}, number = {21}, doi = {10.1002/pol.20230264}, pages = {2708 -- 2720}, year = {2023}, abstract = {The bond between polymer fibers and the surrounding cementitious matrix is essential for the development of concrete reinforcement. The single fiber pull-out test (SFPT) is the standard characterization technique for testing the bond strength. However, the different phases of debonding cannot be distinguished by the SFPT. This study investigates the debonding of different polymer fibers from the surrounding cementitious matrix with a modified SFPT and proposes methods to change the SFPT setup to generate more valuable information on the debonding mechanism. The SFPT was equipped with linear variable differential transformers (LVDT), digital image correlation (DIC) and acoustic emission (AE) analysis. The results demonstrate that the modified SFPT allows a better understanding of the different phases of debonding during fiber pull-out. Furthermore, bond strength values calculated by different methods reveal that the chemical bond of the investigated polymers is not different as reported by previous studies. Deformation measurements performed using LVDTs and DIC are suitable measuring techniques to characterize the debonding mechanism in SFPT. A correlation between recorded AE and debonding phases was not found.}, language = {en} } @inproceedings{SchusserSigruenerBogneretal.2023, author = {Schusser, Verena and Sigr{\"u}ner, Michael and Bogner, Stefan and Muscat, Dirk and Str{\"u}bbe, Nicole}, title = {Effect of Fillers on the Mechanical Properties of Drawn Polypropylene Fibers}, series = {International Conference on Composite Materials Belfast 2023 (ICCM 23), 30 July - 4 August 2023}, booktitle = {International Conference on Composite Materials Belfast 2023 (ICCM 23), 30 July - 4 August 2023}, year = {2023}, language = {en} }