AT518958A1 - Wood-concrete composite member - Google Patents

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AT518958A1
AT518958A1 ATA50636/2016A AT506362016A AT518958A1 AT 518958 A1 AT518958 A1 AT 518958A1 AT 506362016 A AT506362016 A AT 506362016A AT 518958 A1 AT518958 A1 AT 518958A1
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Abstract

Bei einem Holz-Beton-Verbundelement mit einer vollflächigen Zwischenschicht als lastabtragendes Bauteil ist erfindungsgemäß die Zwischenschicht mindestens 3 mm dick und mit dem Holz verklebt. Die Zwischenschicht ist entweder auch mit dem Beton verklebt oder mit dem Beton durch direktes Aufgießen des Betons auf die Zwischenschicht verbunden. Die Übertragung von Kräften erfolgt dabei ausschließlich über die miteinander verbundenen Oberflächen von Zwischenschicht und Holz sowie von Zwischenschicht und Beton, sodass zusätzliche mechanische Verbindungsmittel wie Schrauben entbehrlich sind. Damit ausreichend hohe Schubkräfte übertragen werden können, soll die Zwischenschicht eine Schubfestigkeit von mindestens 0,5 N/mm2 haben. Durch die Zwischenschicht wird auch die Schalldämmung verbessert. Durch die relativ dicke Zwischenschicht können Toleranzen ausgeglichen werden, sodass eine vollflächige Verklebung gewährleistet werden kann. Zur Herstellung kann man die mit dem Holz verklebte Zwischenschicht mit unabhängig hergestellten Betonfertigteilen verkleben oder man kann auf sie Ortbeton aufbringen und dadurch den Verbund zwischen dem Beton und der Zwischenschicht herstellen.In a wood-concrete composite element with a full-surface intermediate layer as a load-bearing component according to the invention, the intermediate layer is at least 3 mm thick and glued to the wood. The intermediate layer is either also glued to the concrete or connected to the concrete by direct pouring of the concrete on the intermediate layer. The transfer of forces takes place exclusively via the interconnected surfaces of the intermediate layer and wood as well as the intermediate layer and concrete, so that additional mechanical fasteners such as screws are unnecessary. So that sufficiently high shear forces can be transmitted, the intermediate layer should have a shear strength of at least 0.5 N / mm 2. The intermediate layer also improves the sound insulation. Due to the relatively thick intermediate layer tolerances can be compensated, so that a full-surface bonding can be guaranteed. To produce the glued with the wood intermediate layer can be glued to independently manufactured precast concrete or you can apply on-situ concrete and thereby produce the bond between the concrete and the intermediate layer.

Description

Die Erfindung betrifft ein Holz-Beton-Verbundelement mit einer vollflächigen Zwischenschicht als lastabtragendes Bauteil wie z.B. Wand, Decke, oder Dach.The invention relates to a wood-concrete composite element with a full-surface intermediate layer as a load-bearing component such as Wall, ceiling, or roof.

Bauteile aus Holz sind seit langem bekannt. Bei Decken bis zu einer Spannweite von rund 6 m sind die Holztragelemente allein ausreichend tragfähig. Für größere Spannweiten muss man die Holztragelemente verstärken, was beispielsweise mit Beton erfolgen kann, den man auf die Oberseite der Holztragelemente aufbringt.Wooden components have been known for a long time. With ceilings up to a span of around 6 m, the wooden support elements alone are sufficiently load-bearing. For larger spans, the wooden support elements have to be reinforced, which can be done with concrete, for example, which is applied to the top of the wooden support elements.

Dabei ist es wichtig, dass Schub- und Normalkräfte vom Beton auf die Holztragelemente übertragen werden; andernfalls würde der Beton die Steifigkeit der Holztragelemente kaum erhöhen. Bei herkömmlichen Bauweisen von Holz-Beton-Verbunddecken mit Ortbeton werden z. B. mechanische Verbindungsmittel, meist in Form von Metallschrauben, eingesetzt. Diese werden meist vor Ort in die Holztragkonstruktion unter Vorgabe eines bestimmten Rasters eingeschraubt. Die Aufbringung des Ortbetons erfolgt in nasser Form, was zu einem Feuchteeintrag in die Holz-BetonVerbunddecke führt und das Risiko eines Feuchteschadens an der Holzkonstruktion erhöht. Durch die Aushärtezeiten des Aufbetons ist das System nicht unmittelbar belastbar.It is important that thrust and normal forces are transferred from the concrete to the wooden support elements; otherwise the concrete would hardly increase the stiffness of the wooden support elements. In conventional designs of wood-concrete composite ceilings with in-situ concrete, for. B. mechanical fasteners, mostly in the form of metal screws. These are usually screwed into the wooden support structure on site, subject to a specific grid. The in-situ concrete is applied in a wet form, which leads to the entry of moisture into the wood-concrete composite ceiling and increases the risk of moisture damage to the wooden structure. Due to the hardening times of the concrete, the system cannot be loaded immediately.

In der EP 432484 A2 wurde vorgeschlagen, dass vor dem Eindrehen der Schrauben eine Folie (die man auch als Zwischenschicht bezeichnen kann) auf das Holz gelegt wird, um Feuchteschäden zu verhindern. Diese Trennschicht dient ausschließlich dem Feuchteschutz und ist nicht mit dem Holz oder Beton kraftschlüssig verklebt. Zusätzlich bleiben zwei Nachteile bestehen: das Anbringen der Schrauben ist zeitintensiv, und die Schubkraftübertragung erfolgt nur punktweise über die Schrauben, wodurch die Belastbarkeit des Systems verglichen mit einer vollflächigen Verbindung reduziert ist.In EP 432484 A2 it was proposed that a film (which can also be called an intermediate layer) was placed on the wood before the screws were screwed in, in order to prevent moisture damage. This separating layer is used only for moisture protection and is not non-positively bonded to the wood or concrete. In addition, two disadvantages remain: the installation of the screws is time-consuming, and the thrust is only transmitted point by point via the screws, which reduces the load capacity of the system compared to a full-surface connection.

In DE 19729058 A1 wurde deswegen vorgeschlagen, auf das Holz einen Klebstoff aufzubringen und auf den noch frischen Klebstoff Ortbeton aufzugießen, sodass Klebstoff und Ortbeton gleichzeitig aushärten. Der Klebstoff ist dabei äußerst dünn (mindestens / 12DE 19729058 A1 therefore proposed applying an adhesive to the wood and pouring in-situ concrete onto the still fresh adhesive, so that the adhesive and in-situ concrete harden at the same time. The adhesive is extremely thin (at least / 12

0,1 mm), sodass hier wiederum das Problem von Feuchteschäden vorhanden ist. Bei dieser Ausführung handelt es sich um eine direkte Verklebung von Holz und Ortbeton.0.1 mm), so that there is again the problem of moisture damage. This version is a direct bond of wood and in-situ concrete.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Holz-BetonVerbundelement derart auszugestalten, dass eine dauerhafte kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Beton und dem Holztragelement erzielt werden kann und eine industrielle Vorfertigung im Falle der Verwendung von Betonfertigteilen oder Ortbeton im Werk möglich ist, wodurch die spezifische Montagezeit gering ist.The invention is therefore based on the object of designing a wood-concrete composite element in such a way that a permanent positive connection between the concrete and the wooden support element can be achieved and industrial prefabrication is possible in the case of the use of precast concrete elements or in-situ concrete in the factory, as a result of which the specific assembly time is low.

Diese Aufgabe wird durch ein Verbundelement der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Zwischenschicht mindestens 3 mm dick und mit dem Holz verklebt ist; dass entweder die Zwischenschicht auch mit dem Beton verklebt ist oder dass die Zwischenschicht mit dem Beton durch direktes Aufgießen des Betons auf die Zwischenschicht verbunden ist; und dass die Übertragung von Kräften ausschließlich über die miteinander verbundenen Oberflächen von Zwischenschicht und Holz sowie von Zwischenschicht und Beton erfolgt.This object is achieved according to the invention by a composite element of the type mentioned at the outset in that the intermediate layer is at least 3 mm thick and glued to the wood; that either the intermediate layer is also glued to the concrete or that the intermediate layer is connected to the concrete by pouring the concrete directly onto the intermediate layer; and that the transmission of forces takes place exclusively via the interconnected surfaces of the intermediate layer and wood as well as of the intermediate layer and concrete.

Solch ein Verbundelement besteht somit aus Holztragelementen, welche mit einem Betonfertigteil bzw. Ortbeton über eine mindestens 3 mm dicke Zwischenschicht verbunden sind. Die Übertragung von Schubkräften erfolgt ausschließlich über die miteinander verbundenen Oberflächen von Zwischenschicht und Holz sowie von Zwischenschicht und Beton, sodass also keine zusätzlichen mechanischen Elemente (wie beispielsweise Schrauben) notwendig sind. Dementsprechend gering ist die Montagezeit, und durch den Wegfall der mechanischen Elemente ergibt sich auch ein Kostenvorteil. Weiters kann die Übertragung von Kräften vollflächig erfolgen, wodurch die Steifigkeit des Verbundelements im Vergleich zu punktförmiger Übertragung gesteigert wird.Such a composite element thus consists of wooden supporting elements which are connected to a precast concrete or in-situ concrete via an intermediate layer at least 3 mm thick. The transfer of shear forces takes place exclusively via the interconnected surfaces of the intermediate layer and wood as well as of the intermediate layer and concrete, so that no additional mechanical elements (such as screws) are necessary. The assembly time is correspondingly short, and the omission of the mechanical elements also results in a cost advantage. Furthermore, the transmission of forces can take place over the entire surface, which increases the rigidity of the composite element in comparison to punctiform transmission.

Durch die Zwischenschicht wird zumindest weniger Feuchtigkeit in das Holz eingebracht, wenn Ortbeton aufgegossen wird; und die / 12At least less moisture is introduced into the wood through the intermediate layer when in-situ concrete is poured on; and the / 12

Zwischenschicht kann Unebenheiten ausgleichen, was besonders dann wesentlich ist, wenn Betonfertigteile aufgeklebt werden.Intermediate layer can compensate for unevenness, which is particularly important when prefabricated concrete parts are glued on.

Damit die Zwischenschicht Schubkräfte ausreichend gut übertragen kann, soll sie eine Schubfestigkeit von mindestens 0,5 N/mm2 haben.So that the intermediate layer can transmit shear forces sufficiently well, it should have a shear strength of at least 0.5 N / mm 2 .

Ein weiterer Vorteil der zumindest 3 mm dicken Zwischenschicht besteht darin, dass die Schalldämmung verbessert wird; nach einer Ausgestaltung der Erfindung soll die Zwischenschicht den Schalldämmwert um mindestens 1 dB verbessern.Another advantage of the at least 3 mm thick intermediate layer is that the sound insulation is improved; According to one embodiment of the invention, the intermediate layer should improve the sound insulation value by at least 1 dB.

Damit Toleranzen zwischen der Betonplatte und dem Holz ausgeglichen werden können, ist nach einem weiteren Merkmal der Erfindung vorgesehen, dass die Zwischenschicht zumindest stellenweise durch das Eigengewicht der Betonplatte um zumindest 1 mm, vorzugsweise um zumindest 2 mm gestaucht ist.In order that tolerances between the concrete slab and the wood can be compensated, it is provided according to a further feature of the invention that the intermediate layer is compressed at least in places by the weight of the concrete slab by at least 1 mm, preferably by at least 2 mm.

Besonders günstig ist es, wenn die Zwischenschicht eine Flüssigkeitsabdichtung gegen den Ortbeton und für das Holz darstellt. Wenn die Zwischenschicht für Beton flüssigkeitsdicht ist, sind Feuchteschäden beim Holz durch das Aufbringen des Betons ausgeschlossen.It is particularly favorable if the intermediate layer forms a liquid seal against the in-situ concrete and for the wood. If the intermediate layer for concrete is liquid-tight, moisture damage to the wood by applying the concrete is excluded.

Herstellen kann man erfindungsgemäße Verbundelemente, indem man die Zwischenschicht mit dem Holz verklebt und davon unabhängig Betonfertigteile herstellt und diese Betonfertigteile sodann auf die Zwischenschicht klebt.Composite elements according to the invention can be produced by gluing the intermediate layer to the wood and independently producing prefabricated concrete parts and then gluing these prefabricated concrete parts to the intermediate layer.

Alternativ kann man die Zwischenschicht mit dem Holz verkleben und auf die Zwischenschicht Ortbeton aufbringen und dadurch den Verbund zwischen dem Beton und der Zwischenschicht herstellen.Alternatively, you can glue the intermediate layer to the wood and apply in-situ concrete to the intermediate layer, thereby creating the bond between the concrete and the intermediate layer.

Es wird also auf die Holztragelemente vorzugsweise vollflächig eine Zwischenschicht verklebt, auf welche wiederum entweder ein Betonfertigteil vorzugsweise vollflächig verklebt oder in Ortbetonweise vollflächig betoniert wird. Die Zwischenschicht kann aus Materialien, vorzugsweise Holz oder Holzwerkstoffen, synthetischen oder mineralischen Lagen und dgl. bestehen, welche / 12 in der Lage sind, einerseits die beim Verbund von Holz- und Beton auftretenden Kräfte und Verformungen von einem Werkstoff auf den anderen zu übertragen und andererseits Bautoleranzen auszugleichen. Die gleichen Anforderungen werden auch an den Klebstoff gestellt.An intermediate layer is therefore preferably glued over the entire surface of the wooden supporting elements, onto which in turn either a precast concrete part is preferably glued over the entire surface or is concreted over the entire surface in in-situ concrete. The intermediate layer can consist of materials, preferably wood or wood-based materials, synthetic or mineral layers and the like, which / 12 are able, on the one hand, to transfer the forces and deformations occurring in the connection of wood and concrete from one material to the other and on the other hand to compensate for construction tolerances. The same requirements are placed on the adhesive.

Die Zwischenschicht ist bei der Variante Fertigteil mit dem Holz und mit dem Beton über eine Klebeschicht verbunden. Bei der Variante Ortbeton wird der Verbund zwischen dem Beton und der Zwischenschicht über die Haftreibung bzw. die mechanische Verzahnung der beiden Oberflächen sichergestellt. Die Zwischenschicht ist an der Unterseite wiederum mit einer Verklebung an das Holz angeschlossen.In the precast variant, the intermediate layer is connected to the wood and to the concrete via an adhesive layer. In the in-situ concrete variant, the bond between the concrete and the intermediate layer is ensured by means of static friction or the mechanical interlocking of the two surfaces. The intermediate layer is in turn connected to the wood with an adhesive.

Durch die vorzugsweise vollflächige Verklebung zwischen dem Holztragelement und dem Betonfertigteil bzw. Ortbeton über die Zwischenschicht erfolgt eine gleichmäßige Lastübertragung zwischen den beiden Bauteilen.Due to the preferably full-surface gluing between the wooden support element and the precast concrete or in-situ concrete via the intermediate layer, a uniform load transfer takes place between the two components.

Die Erfindung kann bei Verwendung von Betonfertigteilen durch Automatisierung der Verklebung und des Fügeprozesses industriell zu einem Halbfertigteil von hoher Qualität vorgefertigt werden. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, Ortbeton entweder im Werk oder auf der Baustelle aufzubringen.When using prefabricated concrete parts, the invention can be industrially prefabricated into a semi-finished part of high quality by automating the bonding and the joining process. It is also possible to apply in-situ concrete either in the factory or on the construction site.

Durch den Wegfall des vollflächigen Betoniervorganges bei der Ausführungsvariante Fertigteil bzw. Ortbeton im Werk verkürzt sich die Bauzeit, da nur die Fugen vergossen werden müssen und das System sofort belastbar ist.The omission of the full-surface concreting process for the prefabricated or in-situ concrete version in the factory shortens the construction time, since only the joints have to be poured and the system can be loaded immediately.

Die Entkopplung durch die Zwischenschicht zwischen den beiden Baustoffen Holz und Beton wirkt sich günstig auf das Schalldämmmaß der Bauteile aus.The decoupling through the intermediate layer between the two building materials, wood and concrete, has a favorable effect on the sound insulation of the components.

Durch die Verklebung von Fertigteilen mit der Zwischenschicht bzw. dem Ortbeton im Werk und deren Montage auf der Baustelle wird der bei herkömmlichen Systemen durch das Betonieren vor Ort entstehende Feuchteeintrag in die Konstruktion auf ein Mindestmaß reduziert.By gluing finished parts with the intermediate layer or the in-situ concrete in the factory and assembling them on site, the amount of moisture entering the construction that occurs with conventional systems on site is reduced to a minimum.

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Als Klebstoff für die Verklebung der Zwischenschicht mit dem Aufbeton bzw. dem Holztragelement sind vorzugsweise synthetische elastische bzw. starre Klebstoffe und/oder mineralische Klebstoffe zu verwenden. Die Holztragelemente können aus Flächen- (z. B. Brettstapel-, Brettsperrholz-, Furnirschichholzelementen) oder Linientragwerken (z. B. Vollholz-, Brettschichtholz-, Furnierschichtholz- oder I-Trägern) bestehen.Synthetic elastic or rigid adhesives and / or mineral adhesives are preferably to be used as the adhesive for bonding the intermediate layer to the concrete or the wooden support element. The wooden load-bearing elements can consist of flat (e.g. board stack, cross-laminated timber, veneered oak) or linear load-bearing structures (e.g. solid wood, glulam, laminated veneer lumber or I-beams).

An Hand der folgenden beiden Beispiele wird die vorliegende Erfindung näher erläutert.The present invention is explained in more detail using the following two examples.

A) Variante Betonfertigteil:A) Variant of precast concrete:

Die Unterseite einer 6 mm dicken Elastomerlage Sylodyn® von Getzner Werkstoffe GmbH wird zunächst mittels des PU-Klebstoffs Jawopur® 686 von Jowat SE auf die Oberseite einer 140 mm Furnierschichtholzplatte LVL X von Steico SE verklebt. Ein 70 mm Betonfertigteil der Festigkeitsklasse C25/30 von MISCHEK Systembau GmbH wird im Anschluss mit demselben Klebstoff an der Oberseite der Zwischenschicht verklebt. Diese Verklebung und diese Zwischenschicht sind in der Lage, die Kräfte überleiten zu können. Die Klebeflächen des Beton- und des Holzfertigteils sind derart beschaffen, um einen permanenten Verbund mit dem Klebstoff und der Zwischenschicht auf Dauer zu garantieren.The underside of a 6 mm thick Sylodyn® elastomer layer from Getzner Werkstoffe GmbH is first glued to the top of a 140 mm LVL X veneer plywood board from Steico SE using the PU adhesive Jawopur® 686 from Jowat SE. A 70 mm precast element of strength class C25 / 30 from MISCHEK Systembau GmbH is then glued to the top of the intermediate layer with the same adhesive. This bond and this intermediate layer are able to transfer the forces. The adhesive surfaces of the prefabricated concrete and wooden parts are designed to guarantee permanent bonding with the adhesive and the intermediate layer.

B) Variante Ortbeton:B) In-situ concrete variant:

Die Unterseite einer 10 mm Heraklith-Holzwolleleichtbauplatte von Knauf Insulation GmbH wird mit einem Klebstoff LOCTITE® HB S609 PURBOND auf die Oberseite einer 160 mm CLTBrettsperrholzplatte von Stora Enso verklebt. Auf die Zwischenschicht wird im Anschluss die Ortbetonlage betoniert, und zwar 80 mm Ortbeton der Festigkeitsklasse C25/30 von Rohrdorfer Baustoffe Austria AG. Die Verklebung und die Zwischenschicht sind in der Lage, die Kräfte überleiten zu können. Die Oberfläche der Zwischenschicht ist dabei derart beschaffen, dass ein Verbund zwischen dem Ortbeton und der Zwischenschicht über die Haftreibung bzw. die mechanische / 12The underside of a 10 mm Heraklith lightweight wood wool board from Knauf Insulation GmbH is glued to the top of a 160 mm CLT plywood board from Stora Enso with a LOCTITE® HB S609 PURBOND adhesive. The in-situ concrete layer is then concreted onto the intermediate layer, namely 80 mm in-situ concrete of strength class C25 / 30 from Rohrdorfer Baustoffe Austria AG. The bond and the intermediate layer are able to transfer the forces. The surface of the intermediate layer is such that a bond between the in-situ concrete and the intermediate layer is achieved by means of static friction or mechanical / 12

Verzahnung der beiden Oberflächen erfolgt und die auftretenden Kräfte vom Beton in die Zwischenschicht auf Dauer eingeleitet werden können. Der Beton besitzt ein Gefüge und eine Konsistenz, welche einen kraft- und formschlüssigen Verbund mit der Oberfläche der Zwischenschicht ermöglichen.The two surfaces are interlocked and the resulting forces from the concrete can be permanently introduced into the intermediate layer. The concrete has a structure and a consistency, which enable a non-positive and positive connection with the surface of the intermediate layer.

Claims (7)

Patentansprüche :Claims: 1. Holz-Beton-Verbundelement mit einer vollflächigen Zwischenschicht als lastabtragendes Bauteil wie z. B. Wand,1. Wood-concrete composite element with a full-surface intermediate layer as a load-bearing component such. B. wall, Decke oder Dach, dadurch gekennzeichnet, dass dieCeiling or roof, characterized in that the Zwischenschicht mindestens 3 mm dick und mit dem Holz verklebt ist; dass entweder die Zwischenschicht auch mit dem Beton verklebt ist oder dass die Zwischenschicht mit dem Beton durch direktes Aufgießen des Betons auf die Zwischenschicht verbunden ist; und dass die Übertragung von Kräften ausschließlich über die miteinander verbundenen Oberflächen von Zwischenschicht und Holz sowie von Zwischenschicht und Beton erfolgt.Intermediate layer is at least 3 mm thick and glued to the wood; that either the intermediate layer is also glued to the concrete or that the intermediate layer is connected to the concrete by pouring the concrete directly onto the intermediate layer; and that the transmission of forces takes place exclusively via the interconnected surfaces of the intermediate layer and wood as well as of the intermediate layer and concrete. 2. Verbundelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht eine Schubfestigkeit von mindestens 0,5 N/mm2 hat.2. Composite element according to claim 1, characterized in that the intermediate layer has a shear strength of at least 0.5 N / mm 2 . 3. Verbundelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht den Schalldämmwert um mindestens 1 dB verbessert.3. Composite element according to claim 1 or 2, characterized in that the intermediate layer improves the sound insulation value by at least 1 dB. 4. Verbundelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht zumindest stellenweise durch das Eigengewicht der Betonplatte um zumindest 1 mm, vorzugsweise um zumindest 2 mm gestaucht ist.4. Composite element according to one of claims 1 to 3, characterized in that the intermediate layer is compressed at least in places by the weight of the concrete slab by at least 1 mm, preferably by at least 2 mm. 5. Verbundelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht eine5. Composite element according to one of claims 1 to 3, characterized in that the intermediate layer is a 8 / 128/12 Flüssigkeitsabdichtung gegen den Ortbeton und für das Holz darstellt.Represents liquid sealing against the in-situ concrete and for the wood. 6. Verfahren zur Herstellung eines Verbundelements nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass man die Zwischenschicht mit dem Holz verklebt und davon unabhängig Betonfertigteile herstellt und dass man die Betonfertigteile auf die Zwischenschicht klebt.6. A method for producing a composite element according to one of claims 1 to 5, characterized in that the intermediate layer is glued to the wood and prefabricated concrete parts are produced independently thereof, and in that the precast concrete parts are glued to the intermediate layer. 7. Verfahren zur Herstellung eines Verbundelements nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass man die Zwischenschicht mit dem Holz verklebt und dass man auf die Zwischenschicht Ortbeton aufbringt und dadurch den Verbund zwischen dem Beton und der Zwischenschicht herstellt.7. The method for producing a composite element according to one of claims 1 to 5, characterized in that the intermediate layer is glued to the wood and that one applies in-situ concrete to the intermediate layer and thereby produces the bond between the concrete and the intermediate layer.
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