Gummi
als Baustoff

Gummi weist im Vergleich zu anderen Baustoffen besondere Eigenschaften auf. Die Dehnung kann in gewissen Fällen mehr als 1.000 % betragen und zum größten Teil im elastischen Bereich liegen. Metalle dagegen weisen sehr kleine Dehnungswerte unterhalb der Elastizitätsgrenze auf.

Die Zugfestigkeit von Gummi ist jedoch im Vergleich zu Metallen ziemlich niedrig. Maximal kann man bei Gummi 25-30 MPa erreichen. Durch die große Deh­nung besitzt Gummi jedoch eine sehr große Arbeitsaufnahme im Vergleich zu den besten Stählen. Wenn ein Körper einer Belastung unterhalb der Elastizitätsgrenze ausgesetzt wird, ist die Deformation nach dem Hookeschen Elastizitätsgesetz proportional zur Belastung. Diese gilt für Gummi bei Zug und Druck und bedeutet, dass Gummi keinen konstanten Zug- oder Druckelastizitätsmodul besitzt.

Metalle werden gewöhnlich gegen Ende eines Zugversuchs weicher. Bei Gummi verhält es sich meistens umgekehrt. Gummi hat keine Fließgrenze, und der Modul steigt an, bis der Bruch plötzlich eintritt.

A.) Die große elastische Formbarkeit ist somit die hervortretendste Eigenschaft des Gummis. Wie leicht sich Gummi verformen läßt, erkennt man daran, dass der Druckelastizitätsmodul für Gummi innerhalb des normalen Härtebereichs von 30-80°IRH zwischen 2 und 12 MPa liegt, während der Elastizitätsmodul von Stahl den Wert 210.000 hat. Dies bedeutet, dass weicher Gummi etwa 100.000 mal weicher ist als Stahl.

B.) Die Dämpffähigkeit ist eine andere wichtige Eigenschaft des Gummis. Sie ist von besonderer Bedeutung, wenn mit einer auf Federn aufgestellten Maschine der Resonanzbereich durchfahren wird.

Der Resonanzausschlag einer Gummifeder beträgt 1/5-1/50 verglichen mit dem Ausschlag einer Stahl­feder der gleichen Steifigkeit.

Bei einer Gummifeder, die Druck oder Schubbelastun­gen ausgesetzt wird, liegt der direkte Energieverlust zwischen 6 und 30 % abhängig von der Härte des Gummis. Diese Dämpfung ist dermaßen, dass man in vielen Fällen die Gummifedern als Dämpfer benutzen kann. Man muss jedoch mit der Dämpfung in einem Gummielement vorsichtig sein. Bei hoher Belastung wird nämlich viel Energie in Wärme umgewandelt, die zur Zerstörung des Gummielementes führen (Abb. 4). Einzelne Stöße ergeben einen Schwingungsvorgang nach Abb. 5. Die linke Kurve entspricht einer Stahl­feder und die rechte einer Gummifeder. Die Kurven zeigen deutlich, wie schnell die Schwingungen im Gummi abklingen, während sie bei Stahlfedern nur langsam abnehmen.

C.) Gummi ist einer der besten Schalldämmstoffe. Die Wirkung der Schalldämmung steigt mit der Dicke des Gummis. Gummi unterdrückt ausgezeichnet Körperschall, der in Fundamenten, Fußböden, Gebäuden usw. entsteht.

D.) Die große chemische Beständigkeit des Gummis ist eine weitere wertvolle Eigenschaft bei der Verwendung als federnder Werkstoff. Stahlfedern dagegen werden leicht von feuchter Luft und Säuren ange­griffen und rosten.

Gummi ist einwandfrei beständig gegen feuchte Luft und gegen gewöhnlich vorkommende Säuren. Die höchste Temperatur, der Kautschuk dauernd ausgesetzt werden darf, beträgt etwa +75°C. Bei sehr tiefen Temperaturen, 30 bis -40°C, wird Gummi steif; bei noch tieferen Temperaturen wird das Material ganz hart, spröde und unelastisch. Schwingungsdämpfer die mit Öl in Berührung kommen können, brauchen deshalb ölbeständigen synthe­tischen Kautschuk, der jedoch schlechtere Federungseigenschaften als Naturkautschuk besitzt. Schädliche Einflüsse von Öl kann man jedoch vermeiden, in dem man einen mechanischen Schutz anbringt oder den Gummi mit elastischem ölbeständigen Lack anstreicht.

  • Resonanzkurve für Federmaterial

    Abbildung 3 – Resonanzkurve für Federmaterial
    mit verschiedener inner Dämpfung


    Resonanzkurve für Federmaterial

  • Schema der inneren Dämpfung von Gummi

    Abbildung 4 – Schema der inneren Dämpfung von Gummi.
    Die Ellipse gibt den Energieverlust an.


    Schema der inneren Dämpfung von Gummi

  • Schwingungsvorgang bei Stahl- und Gummifedern

    Abbildung 5 – Schwingungsvorgang bei Stahl- und Gummifedern


    Schwingungsvorgang bei Stahl- und Gummifedern



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