DE102005042964B4

DE102005042964B4 - Betonfläche

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Publication number: DE102005042964B4
Application number: DE102005042964A
Authority: DE
Inventors: Ralf Peter Jaklin
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-05-10
Filing date: 2005-09-09
Publication date: 2010-10-21
Anticipated expiration: 2025-09-10
Also published as: DE102005042964A1

Abstract

Verfahren zum Erstellen einer Betonfläche, insbesondere eines Betonbodens, wobei
– in einem ersten Verfahrensschritt zunächst eine Betonfläche, insbesondere ein Betonboden, erstellt wird, wobei der für die Herstellung der Betonfläche benötigten Betonmischung Siliciumdioxid SiO₂ zugesetzt wird, wobei das Siliciumdioxid SiO₂ in Form eines feinteiligen Pulvers oder einer Suspension eines feinteiligen Pulvers eingesetzt wird, die zur Erstellung der Betonfläche eingesetzte, mit Wasser angemachte Betonmischung einen Wasser/Zement-Wert (W/Z-Wert) ≤ 0,54 aufweist und als Beton ein mineralischer Beton eingesetzt wird, wobei der eingesetzte Beton keine organisch basierten Betonzusatzmittel aus der Gruppe von Erstarrungsverzögerern, Erstarrungsbeschleunigern, Erhärtungsbeschleunigern und Einpreßhilfen enthält,
– die auf diese Weise erstellte Betonfläche nachfolgend abtrocknen und aushärten gelassen wird und
– schließlich in einem abschließenden zweiten Verfahrensschritt die Oberfläche der abgetrockneten und ausgehärteten Betonfläche einer Behandlung mit einem Alkalisilikat in Form einer Lösung oder Suspension unterzogen wird, wobei das eingesetzte Alkalisilikat ein Me₂O/SiO₂-Molverhältnis von 1:1 bis 1:3 aufweist, wobei...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erstellen einer Betonfläche, insbesondere eines Betonbodens, sowie die auf diese Weise erstellte Betonfläche, insbesondere den Betonboden, selbst.
Beton im Sinne der vorliegenden Erfindung als einer der wichtigsten Baustoffe ist nach DIN 1045 (07/1988) definiert als künstlicher Stein, der aus einem Gemisch von Zement, Betonzuschlag und Wasser, gegebenenfalls auch mit Betonzusatzmitteln und Betonzusatzstoffen, durch Erhärten entsteht. Nach der Trockenrohdichte werden unterschieden: Leichtbeton (unter 2,0 kg/dm³), Normalbeton (2,0 bis 2,8 kg/dm³) und Schwerbeton (oberhalb von 2,8 kg/dm³). Ferner wird Beton eingeteilt in Festigkeitsgruppen (B1 bis B11) und Festigkeitsklassen (B5 bis B55). Weitere Unterscheidungskriterien des Betons sind der Ort der Herstellung (z. B. Baustellenbeton oder Transportbeton), die Verwendungsart (z. B. Frischbeton, Ortbeton, Festbeton etc.), die Konsistenz (z. B. Fließbeton, Beton mit Fließmittel, steifer Beton etc.) und dergleichen. Nach den Arbeitsverfahren beim Verdichten des Betons spricht man von Stampf-, Schutt-, Rüttel-, Schleuder-, Guß-, Spritz-, Preß-, Vakuumbeton etc. Nach dem Bindemittel- bzw. Zementgehalt wird magerer und fetter Beton unterschieden. Für weitere Einzelheiten zu dem Begriff des Betons kann beispielsweise verwiesen werden auf Römpp Chemielexikon, 10. überarbeitete Auflage, Band 1, 1996, Georg Thieme Verlag Stuttgart/New York, Seite 419, Stichwort: ”Beton”, und die dort referierte Literatur sowie auf die DIN 1045.
Zementgebundener Beton findet als einer der wichtigsten Baustoffe Verwendung beispielsweise für Konstruktionsbauteile, welche beispielsweise vor Ort oder in industrieller Produktion für Betonfertigteile, wie Betonrohre oder Betonschächte, hergestellt werden, für Fassadenelemente, für Bodenflächen (z. B. Industrieböden, Hallenböden etc.), für Pflaster- und Plattenbelagselemente aus Beton etc.
Zementgebundener Beton besitzt jedoch eine Reihe von Nachteilen: Beispielsweise neigt zementgebundener Beton zur Bildung von Ausblühungen oder läßt Wasser in das Porengefüge eindringen. Folglich können bei Frost durch gefrierendes Wasser Risse gebildet werden, welche im Laufe der Zeit zu Zerstörung bzw. Schäden am Beton führen können.
Durch eine immer höher entwickelte Technik und Zivilisation werden die Ansprüche, die an Betonbaukörper gestellt werden, jedoch ständig gesteigert, und die Schadensursachen und -möglichkeiten nehmen auch durch die Umweltbelastung laufend zu: Säurehaltige Lösungen, konzentrierte Salzlaugen, insbesondere wenn sie Sulfate enthalten, sind für den Beton äußerst schädlich. Der alkalische Zementstein wird direkt angegriffen, und es werden mit den Sulfationen Verbindungen im Beton gebildet, die ein größeres Volumen beanspruchen als die Ausgangsstoffe. Das sogenannte Sulfattreiben ist ein sehr gefürchteter Schaden, welcher durch sulfathaltige Wässer oder Lösungen verursacht wird und auf der Bildung von Ettringit beruht.
Zur Verbesserung der Verarbeitungs- und Gebrauchseigenschaften von Beton wurden Materialien entwickelt, bei denen das übliche Bindemittel Zement ganz oder teilweise durch Bindemittel auf der Basis von Kunstharzen ersetzt ist; dieser Beton wird als sogenannter Polymerbeton bezeichnet. Als Bindemittel eignen sich beispielsweise Epoxidharzsysteme, Polyurethanharzsysteme und Polyesterharzsysteme. Polymergebundener Beton ist allerdings in der Herstellung wesentlich teurer als zementgebundener Beton und erfüllt nicht immer die gewünschten Festigkeitsanforderungen.
Wasserundurchlässige und nach Möglichkeit chemikalienresistente Betonflächen sind auch in der Industrie, insbesondere in der chemischen Industrie, gefordert: Bei Behältern, insbesondere Großbehältern, die beispielsweise wassergefährdende Flüssigkeiten enthalten, sind aufgrund behördlicher Auflagen Vorsorgemaßnahmen für den Fall zu treffen, daß sie undicht werden und die auslaufende Flüssigkeit das umgebende Erdreich kontaminieren könnte. Zu diesem Zweck werden Auffangräume oder Auffangtassen vorgesehen, welche in der Lage sind, die in den Behältern aufbewahrten Flüssigkeiten zurückzuhalten. Als Baumaterial für derartige Behälter kommt aus wirtschaftlichen und technischen Gründen vorwiegend Stahlbeton in Betracht. Der übliche, mit Zement gebundene Beton ist jedoch für viele Flüssigkeiten nicht genügend undurchlässig.
Die DE 38 14 904 A1 schlägt zur Verdichtung des Betons die Verwendung von 5 bis 25 Massenprozent einer wäßrigen Styrol/Butadien-Copolymerisat-Dispersion zu dem Beton vor. Diese Maßnahme verteuert den entstehenden Beton nicht nur in erheblichem Maße, sondern führt oftmals auch nicht zu den gewünschten Festigkeiten.
Im Stand der Technik wurde weiterhin versucht, Auffangbehälter aus Beton dadurch flüssigkeitsundurchlässig zu machen, daß die Behälter mit einer Dichtungsbahn überzogen werden, welche gegen Witterungseinflüsse widerstandsfähig sein muß. Diese Methode ist aber relativ aufwendig. Außerdem besteht die Gefahr, daß mechanische Einflüsse zur Beschädigung der Dichtungsbahnen führen können.
Auch wurde vorgeschlagen, dem Beton mit geeigneten chemikalienresistenten bzw. wasserundurchlässigen Beschichtungsmaterialien zu überziehen. Vielfach können bei den üblichen Stahlbetonkonstruktionen in den ersten Wochen nach Fertigstellung aber noch Schwindrisse auftreten. Infolge von Temperaturschwankungen kann es auch noch zu einem späteren Zeitpunkt zu Rißbildungen kommen. Die üblichen Beschichtungsmaterialien sind nicht elastisch genug, um diesen Rissen in verläßlicher Weise standzuhalten. Darüber hinaus werden viele Beschichtungen von organischen Lösemitteln aufgelöst, da sie nicht hinreichend beständig gegenüber diesen Chemikalien sind. Auch gewähren die üblichen Beschichtungsmaterialien keinen hinreichenden Schutz gegen elektrostatische Aufladung.
Die DE 42 03 987 C1 betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Beton oder Stahlbetonbecken zur Behandlung, Fortleitung oder Speicherung wasser- oder bodengefährdende Stoffe enthaltender Wässer oder Abwässer oder Flüssigkeiten durch rüttelndes Einformen eines zementgebundenen Betons in eine entschalbare Dauerform, wobei dem Beton Silikatstaub zugegeben wird, dessen Korngröße zum überwiegenden Teil gleich oder kleiner 0,125 μm ist, und wobei das Abbinden des Zements durch bekannte Maßnahmen verzögert wird. Die Verzögerung des Abbindens wird durch Verwendung eines organisch basierten Imprägniermit tels auf Basis eines wasserlöslichen Epoxidharzes erreicht. Es wir aber nicht auf eine Versiegelung der Betonoberfläche abgezielt, vielmehr soll eine gewisse Beständigkeit der Betonfläche durch ein kontrolliertes Abbinden erreicht werden.
Weiterhin betrifft die DE 2 418 354 A ein Verfahren zur Herstellung von mit einer Oberflächenschicht versehenen vorgegossenen Betonplatte, wobei man eine Betonmasse in einen Rahmen gießt und die erhaltene Betonmasse erhärtet und eine fließfähige Masse, die einen hydraulischen Zement oder ein Alkalisilikat oder ein kolloidales Kieselsol als Grundmaterial enthält, auf die Oberfläche der Betonmasse aufträgt. Dabei soll dieser Auftrag in Fällen, in denen die Erhärtung unter Erhitzen erfolgt, in einer beliebigen Stufe vor dem Aufhören der Wasserdampfentwicklung aus der Betonmasse und in Fällen, in denen die Erhärtung bei Raumtemperatur erfolgt, vor dem Absinken des Wassergehalts in der Betonmasse unter 10 Gew.-% vorgenommen werden.
Weiterhin betrifft die GB 2 396 861 A eine Betonzusammensetzung, welche Teilchen mit niedriger Reaktivität aufweist, wobei die Teilchen Größen zwischen etwa 40 Mesh und etwa 250 Mesh besitzen. Als geeignete Teilchenart kann beispielsweise Quarzsand eingesetzt werden. Es ist aber nicht vorgesehen, die Betonmischung oberflächenspezifisch nachzubehandeln.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, ein Verfahren zum Erstellen einer Betonfläche, insbesondere eines Betonbodens, bzw. eine Betonfläche als solche, insbesondere einen Betonboden, bereitzustellen, welches bzw. welche die vorgenannten Nachteile des Standes der Technik zumindest weitgehend vermeidet oder aber wenigstens abschwächt.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Betonfläche, insbesondere eines Betonsbodens, mit verbesserter Dichtigkeit, insbesondere verbesserter Undurchlässigkeit gegenüber Wasser und Chemikalien, verbunden mit einer guten Beständigkeit gegenüber aggressiven Medien, insbesondere Chemikalien.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist gemäß einem ersten Erfindungsaspekt daher ein Verfahren zum Erstellen einer Betonfläche, insbesondere eines Betonbodens, nach Anspruch 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfin dungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstand der diesbezüglichen Unteransprüche.
Weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung gemäß einem zweiten Erfindungsaspekt ist eine Betonfläche, insbesondere ein Betonboden, nach Anspruch 18 bzw. 19. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen dieses Erfindungsaspekts sind Gegenstand des diesbezüglichen Unteranspruchs.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung – gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung – ist somit ein Verfahren zum Erstellen einer Betonfläche, insbesondere eines Betonbodens, wobei

– in einem ersten Verfahrensschritt zunächst eine Betonfläche, insbesondere ein Betonboden, erstellt wird, wobei der für die Herstellung der Betonfläche benötigten Betonmischung Siliciumdioxid SiO₂ zugesetzt wird, wobei das Siliciumdioxid SiO₂ in Form eines feinteiligen Pulvers oder einer Suspension eines feinteiligen Pulvers eingesetzt wird, die zur Erstellung der Betonfläche eingesetzte, mit Wasser angemachte Betonmischung einen Wasser/Zement-Wert (W/Z-Wert) ≤ 0,54 aufweist und als Beton ein mineralischer Beton eingesetzt wird, wobei der eingesetzte Beton keine organisch basierten Betonzusatzmittel aus der Gruppe von Erstarrungsverzögerern, Erstarrungsbeschleunigern, Erhärtungsbeschleunigern und Einpreßhilfen enthält,
– die auf diese Weise erstellte Betonfläche nachfolgend abtrocknen und aushärten gelassen wird und
– schließlich in einem abschließenden zweiten Verfahrensschritt die Oberfläche der abgetrockneten und ausgehärteten Betonfläche einer Behandlung mit einem Alkalisilikat in Form einer Lösung oder Suspension unterzogen wird, wobei das eingesetzte Alkalisilikat ein Me₂O/SiO₂-Molverhältnis von 1:1 bis 1:3 aufweist, wobei Me₂O den Alkalioxidanteil des Alkalisilikats bezeichnet, und die Behandlung der Oberfläche der abgetrockneten und ausgehärteten Betonfläche mit der Lösung oder Suspension des Alkalisilikats derart erfolgt, daß die Betonoberfläche vollständig mit der Lösung oder Suspension in Kontakt gebracht und hiermit bedeckt oder benetzt wird.

Wie nachfolgend noch eingehend beschrieben, besteht eine Besonderheit des erfindungsgemäßen Verfahrens darin, daß man zum einen die Betonmatrix durch Inkorporierung von Siliciumdioxid verdichtet bzw. porenärmer herstellt und daß man nachfolgend in einem zweiten und abschließenden Verfahrensschritt die Restporen und Restkapillaren sowie gegebenenfalls auftretende Risse auf der Oberfläche des Betons versiegelt bzw. verschließt. Die synergistische Kombination der beiden zuvor genannten Maßnahmen führt erst zu den besonders vorteilhaften Eigenschaften der auf diese Weise erstellten Betonfläche, wobei hierunter eine erhöhte Wasserdichtheit bzw. Wasserundurchlässigkeit und eine erhöhte Chemikalienbeständigkeit bzw. Resistenz gegenüber aggressiven Medien zu nennen sind, aber auch noch eine Vielzahl weiterer vorteilhafter Eigenschaften, wie sie nachfolgend noch näher beschrieben sind.
Die Erstellung der Betonfläche als solche erfolgt in an sich bekannter Art und Weise, so daß diesbezüglich keine weiteren Ausführungen gemacht werden müssen.
Es versteht sich von selbst, daß das erfindungsgemäße Verfahren sich auf Betonflächen beliebiger Art anwenden läßt, hierunter Betonböden, aber auch Wandungen bzw. Wände aus Beton, Röhren aus Beton etc. Vorzugsweise wird jedoch das erfindungsgemäße Verfahren zum Erstellen von Betonböden angewandt.
Die Inkorporierung von Siliciumdioxid SiO₂ in die zur Erstellung der Betonfläche benötigten Betonmischung führt zu einer Verdichtung der Betonmatrix mit Verringerung des Porenvolumens und der Kapillarität, einhergehend mit einer Festigkeitssteigerung. Zudem wird durch die Inkorporierung des Siliciumdioxids in die Betonmischung ein verbessertes Abbindeverhalten und eine deutlich verbesserte Schwindmaßreduktion erreicht.
Ohne sich auf eine bestimmte Theorie festlegen zu wollen, läßt sich die verdichtende und festigkeitssteigernde Wirkung des Siliciumdioxids durch drei Effekte erklären: Da die Siliciumdioxidpartikel deutlich kleiner als die Zementkörner der Betonmischung sind, können Sie einen Teil des Porenraums zwischen den Zementkörnern ausfüllen, so daß hierdurch das Gefüge des Zementsteins dichter wird und eine höhere Festigkeit und Dichtheit erreicht wird. Zum anderen bildet Siliciumdioxid durch puzzolanische Reaktion mit dem Calciumhydroxid zusätz liche festigkeitssteigernde Calciumsilikathydrate (CSH), welche den CSH-Phasen des hydratisierten Zements ähnlich sind. Schließlich wird durch die Zugabe von Siliciumdioxid der Verbund zwischen Zuschlag einerseits und Matrix andererseits wesentlich verbessert, da durch die Zugabe des Siliciumdioxids der Calcium- und Ettringitgehalt in der Kontaktzone zwischen Matrix einerseits und Zuschlag andererseits verringert wird.
Die Inkorporierung des Siliciumdioxids in die Betonmischung führt weiterhin dazu, daß das Siliciumdioxid an dem Hydratationsprozeß und den chemischen Reaktionen des Zementklinkers nicht nur teilnimmt, sondern diese entscheidend mitsteuert, wodurch ein Beton mit verbesserten Gebrauchseigenschaften entsteht.
Das Siliciumdioxid SiO₂ kann in weiten Mengenbereichen eingesetzt werden. Wirksame Mengen an Siliciumdioxid SiO₂ liegen, bezogen auf den Zementanteil der eingesetzten Betonmischung (Trockengewicht), im allgemeinen im Bereich von 0,001 bis 20 Gew.-%, insbesondere 0,01 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise 0,1 bis 5 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,2 bis 3 Gew.-%. Dennoch kann es einzelfallbedingt oder anwendungsbezogen gegebenenfalls erforderlich sein, von den vorgenannten Mengen abzuweichen.
Erfindungsgemäß wird das Siliciumdioxid SiO₂ in Form eines feinteiligen Pulvers (”Microsilica”) oder einer Suspension eines feinteiligen Pulvers eingesetzt. Vorteilhafterweise weisen mehr als 95 Gew.-%, insbesondere mehr als 99 Gew.-%, der eingesetzten SiO₂-Teilchen Durchmesser unterhalb von 50 μm, insbesondere unterhalb von 45 μm, vorzugsweise unterhalb von 40 μm auf (Siebanalyse). Vorzugsweise haben die eingesetzten SiO₂-Teilchen einen d_50%-Wert ≤ 30 μm, vorzugsweise einen d_50%-Wert ≤ 20 μm.
Die besten Ergebnisse werden erhalten, wenn das Siliciumdioxid SiO₂ in Form einer Kieselsäure, insbesondere einer vorzugsweise feinteiligen amorphen Kieselsäure, und/oder in Form von Silikaten, insbesondere feinteiligen gefällten Silikaten, vorzugsweise des Magnesiums, Calciums, Bariums und/oder Aluminiums, eingesetzt wird.
Besonders gute Ergebnisse werden erhalten, wenn das eingesetzte Siliciumdioxid SiO₂, insbesondere die Kieselsäure und/oder die Silikate, eine spezifische Oberfläche (BET) von mehr als 50 m²/g, insbesondere mehr als 75 m²/g, vorzugsweise mehr als 100 m²/g, besonders bevorzugt im Bereich von 50 bis 200 m²/g, aufweist.
Bevorzugt eingesetztes Siliciumdioxid SiO₂, insbesondere Kieselsäure und/oder Silikat, weist einen SiO₂-Anteil, bezogen auf das eingesetzte Siliciumdioxid SiO₂, von mehr als 90 Gew.-%, insbesondere von mehr als 95 Gew.-%, vorzugsweise von mehr als 97 Gew.-%, auf. Daneben kann das eingesetzte Siliciumdioxid im wesentlichen inerte anorganische Verbindungen anderer Metalle, insbesondere Oxide, wie z. B. Aluminiumoxid und/oder Eisenoxid, und/oder Sulfate, wie z. B. Alkalisulfate, enthalten.
Vorteilhafterweise ist das eingesetzte Siliciumdioxid SiO₂ neutral, d. h. genauer gesagt eine wäßrige Suspension des eingesetzten Siliciumdioxids SiO₂ weist einen pH-Wert von etwa 7 auf.
Bevorzugt eingesetztes Siliciumdioxid SiO₂ weist eine wahre Dichte im Bereich von 1,9 bis 2,1 g/cm³ auf.
Der erfindungsgemäß eingesetzte Beton ist ein rein mineralischer Beton, welcher vorteilhafterweise allenfalls einen Betonverflüssiger enthält; ein solcher rein mineralischer Beton kann – neben Zement und gegebenenfalls mindestens einem Betonverflüssiger – gegebenenfalls andere anorganisch basierte hydraulische Bindemittel sowie gegebenenfalls anorganisch basierte Betonzusatzstoffe und/oder anorganisch basierte Betonzuschläge enthalten.
Der Begriff der Betonzusatzstoffe bezeichnet nach DIN 1045 (07/1988) fein aufgeteilte Betonzusätze, die bestimmte Betoneigenschaften beeinflussen und als Volumenbestandteile zu berücksichtigen sind. Hauptsächlich verwendet werden mineralische Betonzusatzstoffe, insbesondere Gesteinsmehle, Hochofenschlacken, Traß, Flugaschen, Bentonite etc., sowie Pigmente bzw. Zementfarben, wie z. B. Eisenoxide, Chromoxide, Titandioxide und Ruße. Der Begriff der Betonzusatzstoffe ist nicht zu verwechseln mit dem Begriff der Betonzusatzmittel.
Der Begriff der Betonzuschläge bezeichnet dagegen nach DIN 1045 (07/1988) Zuschläge aus natürlichem oder künstlichem, dichtem oder porigem Gestein, in Sonderfällen auch aus Metall, mit Korngrößen, die für die Betonherstellung geeignet sind gemäß DIN 4226, Teile 1 bis 4; es wird unterschieden nach Betonzuschlag für Schwerbeton (Kornrohdichte über 3,2 kg/dm³, z. B. Bargt, Magnetit, Hämatit, Schwermetallschlacken, Stahlschrot, Stahlspäne etc.), für Normalbeton (Kornrohdichte 2,2 bis 3,2 kg/dm³, z. B. Flußkies und -sand, Grubenkies und – sand, Splitt, Schotter, Metallschlacken, Klinkerbruch, Asbest-, Glas-, Stahl-, Kohlenstoff- u. a. Fasern) und für Leichtbeton (Kornrohdichte unter 2,2 kg/dm³, z. B. Feinsand, Lavakies und -sand, Bimsstein, Kieselgur, Tuffe, Holzfasern, -späne, -wolle, -mehl, Blähglimmer, -ton, -perlite, -schiefer, Flugasche, Müllschlacke, Schaumkunststoff).
Wie zuvor geschildert, liegt ein besonderer Vorteil der vorliegenden Erfindung darin, daß ein rein mineralischer Beton eingesetzt wird, der – neben Zement sowie gegebenenfalls mindestens einen Betonverflüssiger – gegebenenfalls andere anorganisch basierte hydraulische Bindemittel, anorganisch basierte Betonzusatzstoffe und/oder anorganisch basierte Betonzuschläge enthalten kann.
Erfindungsgemäß enthält der eingesetzte Beton – abgesehen von einem gegebenenfalls zugesetzten Betonverflüssiger – keine organisch basierten Bestandteile bzw. Additive, insbesondere keine organisch basierten Betonzusatzmittel aus der Gruppe von Erstarrungsverzögerern, Erstarrungs- und Erhärtungsbeschleunigern, Einpreßhilfen, Betondichtungsmitteln und dergleichen. Der Begriff der Betonzusatzmittel, wie er erfindungsgemäß verwendet wird, bezeichnet nach DIN 1045 (07/1988) Betonzusätze bzw. Additive, die durch chemische und/oder physikalische Wirkung die Betoneigenschaften (z. B. Verarbeitbarkeit, Erhärten oder Erstarren) ändern; als Volumenanteil des Betons sind sie ohne Bedeutung. Die Betonzusatzmittel sind nicht zu verwechseln mit den zuvor genannten Betonzusatzstoffen. Bei den Betonzusatzmitteln unterscheidet man zwischen den vorgenannten Betonzusatzmitteln, d. h. Erstarrungsverzögerern, Erstarrungs- und Erhärtungsbeschleunigern, Einpreßhilfen für Spannbeton, Luftporenbildnern, Betondichtungsmitteln etc. Wie zuvor beschrieben, kommt der erfindungsgemäß eingesetzte Beton ohne die zuvor genannten organisch basierten Betonzusatzmittel aus der Gruppe von Erstarrungsverzögerern, Erstarrungs- und Erhärtungsbeschleunigern, Einpreßhilfen, Betondichtungsmitteln und dergleichen aus; ledig lich kann es zu Zwecken der Verarbeitbarkeit bisweilen vorteilhaft sein, dem erfindungsgemäß einzusetzenden Beton gegebenenfalls mindestens einen Betonverflüssiger zuzusetzen, was einzelfallbedingt im Ermessen der Fachmanns liegt.
Aufgrund der Tatsache, daß der erfindungsgemäß eingesetzte Beton – abgesehen von Betonverflüssigern – zumindest im wesentlichen ohne organisch basierte Additive bzw. Betonzusatzmittel auskommt, aber dennoch eine ausgezeichnete Wasserundurchlässigkeit und Chemikalienbeständigkeit aufweist, werden in nicht unerheblichem Maße Kosten eingespart und ausreichende Festigkeiten des resultierenden Betons erreicht. Erfindungsgemäß werden zur Erreichung einer exzellenten Dichtigkeit keine organisch basierten Betondichtungsmittel benötigt. Der Verzicht auf organisch basierte Additive bzw. Betonzusatzmittel mit Ausnahme von Betonverflüssigern führt nicht nur zu einer erheblichen Kostenersparnis, sondern vereinfacht auch die Erstellung in beträchtlichem Maße.
Bei dem erfindungsgemäß eingesetzten Beton handelt es sich im allgemeinen um einen Beton mindestens der Festigkeitsklasse B 25 gemäß DIN 1045.
Eine erfindungsgemäß bevorzugte Betonrohmischung weist eine Körnung im Bereich von 0 bis 32 mm gemäß DIN 4226 auf.
Die eingesetzte, mit Wasser angemachte Betonmischung zur Erstellung der Betonfläche weist erfindungsgemäß einen Wasser/Zement-Wert (W/Z-Wert) ≤ 0,54, vorzugsweise einen W/Z-Wert ≤ 0,50, insbesondere einen W/Z-Wert ≤ 0,45, auf. Auf diese Weise wird die Gefahr einer Entmischung während des Verdichtungsvorgangs des Betons minimiert bzw. ausgeräumt.
Was die Kornform der Betonrohmischung angeht, so sollte diese vorteilhafterweise derart beschaffen sein, daß der Anteil an schlecht geformter Körnung, gemessen nach DIN 52114, nicht mehr als 10 Gew.-%, insbesondere nicht mehr als 7,5 Gew.-%, vorzugsweise nicht mehr als 5,0 Gew.-%, beträgt, bezogen auf die Betonrohmischung (Trockengewicht).
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform enthält der erfindungsgemäß eingesetzte Beton als hydraulisches Bindemittel bzw. als Zement Portlandzement, insbesondere in Mengen von 200 bis 500 kg/m³ Festbeton, vorzugsweise 300 bis 400 kg/m³, besonders bevorzugt 325 bis 375 kg/m³.
Dem Verfahrensschritt der Erstellung der Betonfläche schließt sich dann ein Abtrocknen und Aushärten der auf diese Weise erzeugten Betonfläche an. Im allgemeinen erfolgt das Abtrocknen und Aushärten für einen Zeitraum von höchstens 60 Tagen, insbesondere höchstens 30 Tagen. Im allgemeinen werden für den Abtrocknungs- und Aushärtungsvorgang ca. 3 bis 4 Wochen benötigt.
Dem Abtrocknen und Aushärten schließt sich dann der zweite und abschließende Verfahrensschritt der Oberflächenversiegelung an, wobei die Oberfläche der abgetrockneten und ausgehärteten Betonfläche mit einem Alkalisilikat behandelt wird. Auf diese Weise wird erreicht, daß das Alkalisilikat in die oberflächlichen Poren und Kapillaren sowie in gegebenenfalls vorhandene Risse der erstellten Betonfläche eindringt und somit die Oberfläche bzw. die in der Oberfläche vorhandenen Poren und Kapillaren sowie gegebenenfalls vorhandene Risse dauerhaft verschließt bzw. versiegelt.
Erfindungsgemäß wird das Alkalisilikat in Form einer Lösung oder Suspension, insbesondere in Form einer wäßrigen, alkoholischen oder wäßrig-alkoholischen Lösung, eingesetzt.
Vorteilhafterweise enthält das für die Behandlung der Oberfläche der abgetrockneten und ausgehärteten Betonfläche eingesetzte Alkalisilikat kolloidal gelöste Kieselsäure.
Aufgrund des guten Netz- und Kriechvermögens dringt das Alkalisilikat tief in die oberflächlichen Poren und Kapillaren der erstellten Betonfläche ein. Das Alkalisilikat ist speziell auf den komplexen Chemismus der Betonfläche abgestimmt. Die Alkalisilikate reagieren in Kontakt mit der Betonfläche durch die Milieuänderung und die Bildung faktisch unlöslicher Silikate. Hierdurch werden die Poren und Kapillaren in der Betonoberfläche versiegelt, so daß Wasser und Chemikalien nicht mehr eindringen können. Diese Abdichtung ist praktisch unbegrenzt haltbar.
Es resultiert ein widerstandsfähiger Beton, der sich beispielsweise für den chemischen Anlagenbau eignet. Die erzeugte Betonfläche weist neben einer erhöhten Chemikalienbeständigkeit (Beständigkeit z. B. gegenüber einer Vielzahl von Chemikalien, wie Benzolen, Ölen, Diesel, Salzsäure, Natronlauge, Sulfate etc.) auch einen verbesserten Korrosionsschutz und eine deutlich verbesserte Frost/Tausalz-Beständigkeit auf.
Das erfindungsgemäß bevorzugt eingesetzte Alkalisilikat ist sogenanntes Wasserglas. Der Begriff ”Wasserglas” bezeichnet im allgemeinen aus dem Schmelzfluß erstarrte, glasige, wasserlösliche Kalium- und/oder Natriumsilikate (d. h. Salze von Kieselsäuren) oder deren viskose Lösungen bzw. Suspensionen. Im allgemeinen kommen bei Wasserglas 1 bis 4 Moleküle SiO₂ auf ein Molekül Alkalioxid, weshalb die Natron- und/oder Kaliwassergläser üblicherweise auch durch das Massen- oder Molverhältnis von Alkalioxid (Me₂O) zu SiO₂ charakterisiert werden. Wassergläser enthalten aufgrund von Hydrolyse in der Hauptsache Hydrogensalze, wie Me₃HSiO₄, Me₂H₂SiO₄ und MeH₃SiO₄ (mit Me = K oder Na). Die Wassergläser sind im reinen Zustand durchsichtige, farblose, als technische Produkte durch Spuren von Eisen bläulich bis grünlich oder auch gelblich bis braun gefärbte Gläser, die mit Wasser bei erhöhter Temperatur und Druck kolloidale, klare, stark alkalisch reagierende Lösungen bilden. In kaltem Wasser sind Wassergläser unlöslich, durch das CO₂ der Luft werden sie allmählich neutralisiert, wobei je nach Konzentration Sole, Gele oder Fällungen von Kieselsäure entstehen. Durch Zusatz von Säuren wird Kieselsäure zunächst in Form von Polykieselsäuren als klares bis milchig trübes Kieselsol erhalten, welches sich rasch unter weiterer Wasserabspaltung und Ausbildung von Si-O-Si-Brücken zu Kieselgel vernetzen läßt. Für weitergehende Einzelheiten zum Begriff des Wasserglases kann beispielsweise verwiesen werden auf Römpp Chemielexikon, 10. überarbeitete Auflage, Band 6, 1999, Georg Thieme Verlag Stuttgart/New York, Seite 4939, Stichwort: ”Wasserglas”, sowie die dort referierte Literatur.
Vorzugsweise entspricht das für die Oberflächenbehandlung der abgetrockneten und ausgehärteten Betonfläche eingesetzte Alkalisilikat, vorzugsweise Wasserglas, der allgemeinen Formel Me₂O·nSiO₂ mit Me = Na und/oder K, wobei n eine ganze oder gebrochene Zahl von 1 bis 3, insbesondere von 2 bis 3, darstellt (wobei die jeweiligen Ober- und Untergrenzen eingeschlossen sind).
Erfindungsgemäß weist das für die Oberflächenbehandlung der abgetrockneten und ausgehärteten Betonfläche eingesetzte Alkalisilikat, vorzugsweise Wasserglas, ein Me₂O/SiO₂-Verhältnis von 1:1 bis 1:3, insbesondere 1:2 bis 1:3, auf, wobei Me₂O den Alkalioxidanteil, vorzugsweise den Natrium- und/oder Kaliumoxidanteil, des Alkalisilikats bezeichnet.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird als Alkalisilikat ein Natrium- und/oder Kaliumwasserglas, insbesondere in Form einer Lösung oder Suspension, eingesetzt.
Dem Alkalisilikat können außerdem Kieselsäurehydrogele und/oder Kieselsäurexerogele zugesetzt sein. In diesem Fall kann sich das Me₂O/SiO₂-Verhältnis auf einen Wert von bis zu 1:12 erhöhen.
Die Behandlung der Oberfläche der abgetrockneten und ausgehärteten Oberfläche mit dem Alkalisilikat, vorzugsweise dem Wasserglas, erfolgt erfindungsgemäß derart, daß die Betonoberfläche vollständig mit dem Alkalisilikat, insbesondere mit dessen Lösung oder Suspension, in Kontakt gebracht bzw. hiermit bedeckt oder benetzt wird. Im allgemeinen läßt man das auf die Betonoberfläche aufgebrachte Alkalisilikat, insbesondere dessen Lösung oder Suspension, eine ausreichende Zeitdauer einwirken. Gegebenenfalls kann die Behandlung mit dem Alkalisilikat mehrfach, insbesondere mindestens zweimal, durchgeführt werden. Im Anschluß an die jeweilige Behandlung kann gegebenenfalls überschüssiges Alkalisilikat entfernt werden, insbesondere mechanisch (z. B. durch Bürsten, Fegen etc.).
Aufgrund der hohen Flexibilität des erfindungsgemäßen Verfahrens läßt sich eine Oberflächenverdichtung aber nicht nur bei Erstellen neuer Betonflächen erreichen, sondern auch nachträglich bei bereits bestehenden Betonflächen. In diesem Fall entfällt der erste Verfahrensschritt der Erstellung der Betonfläche. Vielmehr wird direkt der zweite Verfahrensschritt angewandt, d. h. die Oberfläche der bereits vorhandenen Betonfläche wird einer Behandlung mit einem Alkalisilikat, vorzugsweise einem Wasserglas, wie zuvor definiert, unterzogen. Insbesondere bei älteren Betonflächen, die an ihrer Oberfläche über keine ausreichenden Mengen an freiem Kalk mehr verfügen, geht dem Behandlungsschritt mit dem Alkalisilikat gegebenenfalls eine Aktivierung der Betonoberfläche mit einem Kataly sator voran; zu diesem Zweck kann beispielsweise eine Behandlung mit einer Lösung oder Suspension von Erdalkali- und/oder Aluminiumsalzen (z. B. mit sogenanntem Kalk- und/oder Barytwasser) erfolgen, welche man auf die Oberfläche einwirken läßt, so daß die Oberflächenversiegelung mit dem Alkalisilikat erst nach dieser Aktivierungsbehandlung erfolgt.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist mit einer Vielzahl von Vorteilen verbunden, welche – in nichtbeschränkender Weise – wie folgt zusammengefaßt werden können:
Zum einen führt das erfindungsgemäße Verfahren zu Betonen mit einem verbesserten Abbindeverhalten. Das verbesserte Abbindeverhalten ist insbesondere auf die Inkorporierung des Siliciumdioxids zurückzuführen. Dieses ist imstande, Wasser zu speichern bzw. anzulagern und es während der Hydratation des Betons bedarfsweise freizusetzen. Hierdurch wird ein verbessertes Abbindeverhalten erreicht. Insbesondere wird durch die Inkorporierung des Siliciumdioxids erreicht, daß der Beton nicht blutet, insbesondere sich kein Wasser auf der Betonoberfläche abscheidet. Andererseits bewirkt die Inkorporierung des Siliciumdioxids auch eine Festigkeitssteigung des abgetrockneten und ausgehärteten Betons, beispielsweise um im allgemeinen bis zu 25%. Die Betonmatrix wird verdichtet, und es resultiert ein porenarmer Beton, welcher an seiner Oberfläche zusätzlich einer Oberflächenbehandlung zur Verdichtung der restlichen Oberflächenporen unterzogen wird.
Die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erstellte Betonfläche weist nicht nur eine exzellente Wasserdichtheit, sondern auch eine exzellente Chemikalienbeständigkeit gegenüber einer Vielzahl aggressiver Medien und organischer Flüssigkeiten auf. Folglich eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren insbesondere zur Herstellung von Industrieböden und zur Erstellung von Auffangräumen oder Auffangtassen für Behälter, in denen aggressive Chemikalien aufbewahrt werden. Folglich eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren nicht nur zum Erstellen von Industrieböden, sondern auch von großflächigen Betonflächen im Bereich von Chemieproduktionsanlagen, Kokereien, Tankstellen und sonstigen Einrichtungen, in denen Chemikalien austreten können.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht – ausgehend von rein mineralischen Betonen – die Erstellung von Betonflächen, die den meisten Anforderungen der Industrie, insbesondere der chemischen Industrie gerecht werden. Bei der Herstellung von z. B. Hallenböden, Industrieböden und Auffangwannen, kann der Abriebwiderstand um das Zwei- bis Dreifache gesteigert und die Schwindung auf die Hälfte reduziert werden. Das erfindungsgemäße Verfahren führt auch zu einer nicht unerheblichen Schwindmaßreduzierung; infolgedessen zeigt die resultierende Betonfläche keinerlei Risse oder Klüfte, in die Chemikalien oder Wasser eindringen können. Zudem führt das erfindungsgemäße Verfahren zu Betonflächen mit verbesserter Frost/Tausalz-Beständigkeit.
Für explosionsgefährdete Bereiche ist von Bedeutung, daß die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erstellte Betonfläche eine erhöhte Elektroableitfähigkeit aufweist. Der elektrische Widerstand der erstellten Betonfläche liegt im Kiloohm-Bereich. Parallel zu dieser Eigenschaft verbürgt die gute Wärmeleitfähigkeit der resultierenden Betonfläche, daß im Betonkörper keine Krakelrisse oder auch keine größeren Risse entstehen können; die hohe Wärmeleitfähigkeit zeigt an, daß die Betonfläche sehr dicht und gleichmäßig aufgebaut ist.
Der Anmelder hat überraschenderweise herausgefunden, daß erst die synergistische Kombination der im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehenen Maßnahmen – nämlich die Inkorporierung von feinteiligem Siliciumdioxid (”Mikrosilica”) in die Betonmischung für die zu erstellende Betonfläche einerseits und die abschließende Oberflächenbehandlung des abgetrockneten und ausgehärteten Betons mit einem Alkalisilikat andererseits – zu optimalen Ergebnissen im Hinblick auf die vorgenannten Eigenschaften führt, insbesondere im Hinblick auf eine nahezu vollkommene Wasserdichtheit bzw. Wasserundurchlässigkeit (”WU-Beton”) und Chemikalienresistenz, insbesondere eine erhöhte Sulfatbeständigkeit, gepaart mit einer gesteigerten Festigkeit, einem verbesserten Abbindeverhalten, einer verbesserten Frost/Tausalz-Beständigkeit, einer deutlichen Schwindmaßreduzierung, einer erhöhten Elektroableitfähigkeit, einer hohen Wärmeleitfähigkeit, einer Steigerung der Widerstandsfähigkeit im allgemeinen etc.
Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich somit zu Zwecken der Erzielung der vorgenannten Eigenschaften anwenden.
Insbesondere eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren zum Erstellen von Betonflächen für die chemische Industrie (z. B. Auffangwannen, Rückhaltebecken, Abfüllstationen etc.), Betonflächen in Trinkwasserbehältern, Betonflächen in Kläranlagen, Betonflächen in Kraftwerken, Betonflächen für Industrieböden, Betonflächen für Parkhäuser und Tankstellen, Betonflächen für den Schachtbau und für Abwasserrohre.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind – gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung – die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhältlichen Betonflächen, insbesondere Betonböden. In bezug auf weitere Einzelheiten zu den erfindungsgemäßen Betonflächen, insbesondere Betonböden, kann Bezug genommen werden auf die obigen Ausführungen zu dem erfindungsgemäßen Verfahren, welche in bezug auf die erfindungsgemäßen Betonflächen, insbesondere Betonböden, entsprechend gelten.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind somit insbesondere auch Betonflächen, insbesondere Betonböden, wobei der für die Herstellung der Betonflächen benötigten Betonmischung Siliciumdioxid SiO₂ zugesetzt ist, wobei das Siliciumdioxid SiO₂ in Form eines feinteiligen Pulvers oder einer Suspension eines feinteiligen Pulvers eingesetzt wird, und die zur Erstellung der Betonfläche eingesetzte, mit Wasser angemachte Betonmischung einen Wasser/Zement-Wert (W/Z-Wert) ≤ 0,54 aufweist und als Beton ein mineralischer Beton eingesetzt ist, wobei der eingesetzte Beton keine organisch basierten Betonzusatzmittel aus der Gruppe von Erstarrungsverzögerern, Erstarrungsbeschleunigern, Erhärtungsbeschleunigern und Einpreßhilfen enthält, und die Oberfläche der Betonfläche nach Abtrocknen und Aushärten mit einem Alkalisilikat, vorzugsweise einen Wasserglas, in Form einer Lösung oder Suspension behandelt ist, wobei das eingesetzte Alkalisilikat ein Me₂O/SiO₂-Molverhältnis von 1:1 bis 1:3 aufweist, wobei Me₂O den Alkalioxidanteil des Alkalisilikats bezeichnet, und die Behandlung der Oberfläche der abgetrockneten und ausgehärteten Betonfläche mit der Lösung oder Suspension des Alkalisilikats derart erfolgt ist, daß die Betonoberfläche vollständig mit der Lösung oder Suspension in Kontakt gebracht und hiermit bedeckt oder benetzt ist.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform sind Gegenstand der vorliegenden Erfindung Betonflächen, insbesondere Betonböden, wobei die Betonoberfläche mit einem Katalysator, insbesondere mit einer Lösung oder Suspension von Erdalkali- und/oder Aluminiumsalzen aktiviert und nachfolgend mit einem Alkalisilikat, vorzugsweise einem Wasserglas, behandelt ist.
Weitere Ausgestaltungen, Abwandlungen, Variationen und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind für den Fachmann beim Lesen der Beschreibung ohne weiteres erkennbar und realisierbar, ohne daß er dabei den Rahmen der vorliegenden Erfindung verläßt.
Die vorliegende Erfindung wird anhand des folgenden Ausführungsbeispiels veranschaulicht, welches die vorliegende Erfindung jedoch keinesfalls beschränkt.
Ausführungsbeispiel:
Es wurden 5 Serien mit jeweils 3 identischen Probeflächen aus Beton (Maße jeweils 1 m × 1 m × 0,2 m) hergestellt. Die Probeflächen wurden jeweils ausgehend von einem rein mineralischen Beton mit einem Körnungsbereich von 0 bis 32 mm (DIN 4226) ohne jegliche organische Bestandteile bzw. Additive hergestellt. Der Wasser/Zement-Wert lag jeweils bei etwa 0,45 bis maximal 0,5. Als Bindemittel wurde jeweils ein genormter Portlandzement (PZ 35 F gemäß DIN 1164) verwendet; die Zementmenge betrug jeweils 350 kg/m³ Festbeton. Die Mehlanteile waren jeweils auf 500 kg/m³ Festbeton begrenzt. Es resultierte jeweils ein Beton der Festigkeitsklasse B 35 gemäß DIN 1045.
Den Betonen für die Probeflächen der Serien 4 und 5 wurde zusätzlich feinteiliges Siliciumdioxid SiO₂ (”Microsilica”) in Form feinteiliger amorpher Kieselsäuren und feinteiliger gefällter Silikate des Magnesiums, Calciums, Bariums und/oder Aluminiums in einer Menge von etwa 3 Gew.-%, bezogen auf den Zementanteil der eingesetzten Betonmischung (Trockengewicht), zugesetzt, wobei mehr als 99 Gew.-% der eingesetzten SiO₂-Teilchen Durchmesser unterhalb von 40 μm (d_50%-Wert ≤ 20 μm) mit BET-Oberflächen im Bereich von 50 bis 200 m²/g aufwiesen.
Die Probeflächen wurden jeweils 28 Tage abtrocknen und aushärten gelassen.

Die jeweils 3 Probeflächen der ersten Serie (”Serie 1”) und der vierten Serie (”Serie 4”) wurden nicht weiter oberflächenbehandelt (beides Vergleich). Die 3 Probeflächen der zweiten Serie (”Serie 2”) wurden dagegen mit einem Epoxidharz behandelt (Vergleich). Die jeweils 3 Probeflächen der dritten Serie (”Serie 3”, Vergleich) und der fünften Serie (”Serie 5”, Erfindung) wurden jeweils dreimal mit einem Alkalisilikat auf Basis von Wasserglas in Form einer wäßrigalkoholischen Lösung behandelt (Me₂O/SiO₂-Verhältnis von 1:2 bis 1:3, wobei Me₂O den Alkalioxidanteil des Alkalisilikats bezeichnet), welche jeweils die Oberfläche bedeckte und eine ausreichende Zeit einwirken gelassen wurde. Die einzelnen Probebetonflächen sind nochmals in der nachfolgenden Tabelle wiedergegeben. Tabelle:

Probefläche	Zement- bzw. Betonmatrix	Oberflächenbehandlung
Serie 1 (Vergleich)	ohne SiO₂	keine
Serie 2 (Vergleich)	ohne SiO₂	mit Epoxidharz
Serie 3 (Vergleich)	ohne SiO₂	mit Alkalisilikatlösung
Serie 4 (Vergleich)	mit SiO₂	keine
Serie 5 (Erfindung)	mit SiO₂	mit Alkalisilikatlösung

Die Probeflächen der fünf Serien wurden dann einer Belastungsbehandlung ausgesetzt, zunächst durch Bürsten der Oberflächen mit einer Stahlbürste und nachfolgend durch Druckbeaufschlagung mit einer Walze unter mehreren hundert Kilogramm Last.
Anschließend wurden die so behandelten Probeflächen 90 Tage lang vollflächig und vollständig benetzend einer verdünnten Schwefelsäurelösung (10%) ausgesetzt. Nach wenigen Tagen zeigte sich an den Probeflächen der Serien 1 und 2 erste Ausblühungen (Ettringitbildung, ”Sulfatblühen”), während diese Erscheinungen bei den Probeflächen der Serien 3 und 4 erst etwas später (ca. nach 30 bis 40 Tagen) auftraten. Die erfindungsgemäßen Probeflächen zeigten dagegen über den gesamten Zeitraum keinerlei Korrosionserscheinungen, was die Überlegenheit der Kombinationsbehandlung – nämlich die Inkorporierung von feinteiligem Siliciumdioxid (”Mikrosilica”) in die Betonmischung für die zu erstellende Betonfläche einerseits und die abschließende Oberflächenbehandlung des abgetrockneten und ausgehärteten Betons mit einem Alkalisilikat andererseits – dokumentiert, die zu optimalen Ergebnissen im Hinblick auf die Chemikalienresistenz, insbesondere Sulfatbeständigkeit, führt.
In weiteren Studien konnte der Anmelder zeigen, daß auch andere Eigenschaften des Betons verbessert sind, insbesondere die Festigkeit, das Abbindeverhalten, die Frost/Tausalz-Beständigkeit, die Schwindmaßreduzierung, die Elektroableitfähigkeit, die Wärmeleitfähigkeit, die Widerstandsfähigkeit im allgemeinen etc.

Claims

Verfahren zum Erstellen einer Betonfläche, insbesondere eines Betonbodens, wobei – in einem ersten Verfahrensschritt zunächst eine Betonfläche, insbesondere ein Betonboden, erstellt wird, wobei der für die Herstellung der Betonfläche benötigten Betonmischung Siliciumdioxid SiO₂ zugesetzt wird, wobei das Siliciumdioxid SiO₂ in Form eines feinteiligen Pulvers oder einer Suspension eines feinteiligen Pulvers eingesetzt wird, die zur Erstellung der Betonfläche eingesetzte, mit Wasser angemachte Betonmischung einen Wasser/Zement-Wert (W/Z-Wert) ≤ 0,54 aufweist und als Beton ein mineralischer Beton eingesetzt wird, wobei der eingesetzte Beton keine organisch basierten Betonzusatzmittel aus der Gruppe von Erstarrungsverzögerern, Erstarrungsbeschleunigern, Erhärtungsbeschleunigern und Einpreßhilfen enthält, – die auf diese Weise erstellte Betonfläche nachfolgend abtrocknen und aushärten gelassen wird und – schließlich in einem abschließenden zweiten Verfahrensschritt die Oberfläche der abgetrockneten und ausgehärteten Betonfläche einer Behandlung mit einem Alkalisilikat in Form einer Lösung oder Suspension unterzogen wird, wobei das eingesetzte Alkalisilikat ein Me₂O/SiO₂-Molverhältnis von 1:1 bis 1:3 aufweist, wobei Me₂O den Alkalioxidanteil des Alkalisilikats bezeichnet, und die Behandlung der Oberfläche der abgetrockneten und ausgehärteten Betonfläche mit der Lösung oder Suspension des Alkalisilikats derart erfolgt, daß die Betonoberfläche vollständig mit der Lösung oder Suspension in Kontakt gebracht und hiermit bedeckt oder benetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Siliciumdioxid SiO₂ in einer wirksamen Menge, insbesondere in einer Menge von 0,001 bis 20 Gew.-%, insbesondere 0,01 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise 0,1 bis 5 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,2 bis 3 Gew.-%, bezogen auf den Zementanteil der eingesetzten Betonmischung (Trockengewicht), verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehr als 95 Gew.-%, insbesondere mehr als 99 Gew.-%, der eingesetzten SiO₂-Teilchen Durchmesser unterhalb von 50 μm, insbesondere unterhalb von 45 μm, vorzugsweise unterhalb von 40 μm, aufweisen und/oder insbesondere wobei die eingesetzten SiO₂-Teilchen einen d_50%-Wert ≤ 30 μm, vorzugsweise einen d_50%-Wert ≤ 20 μm, aufweisen.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Siliciumdioxid SiO₂ in Form einer Kieselsäure, insbesondere einer vorzugsweise feinteiligen amorphen Kieselsäure, oder in Form von Silikaten, insbesondere feinteiligen gefällten Silikaten, vorzugsweise des Magnesiums, Calciums, Bariums und/oder Aluminiums, eingesetzt wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Siliciumdioxid SiO₂, insbesondere die Kieselsäure und/oder Silikate, eine spezifische Oberfläche (BET) von mehr als 50 m²/g, insbesondere mehr als 75 m²/g, vorzugsweise mehr als 100 m²/g, besonders bevorzugt im Bereich von 50 bis 200 m²/g, aufweist und/oder daß das eingesetzte Siliciumdioxid SiO₂, insbesondere die Kieselsäure und/oder Silikate, einen SiO₂-Anteil, bezogen auf das eingesetzte Siliciumdioxid SiO₂, von mehr als 90 Gew.-%, insbesondere von mehr als 95 Gew.-%, vorzugsweise von mehr als 97 Gew.-%, aufweist und/oder daß eine wäßrige Suspension des eingesetzten Siliciumdioxids SiO₂ einen pH-Wert von etwa 7 aufweist und/oder daß das eingesetzte Siliciumdioxid SiO₂ eine wahre Dichte im Bereich von 1,9 bis 2,1 g/cm³ aufweist.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der eingesetzte Beton neben Zement gegebenenfalls andere anorganisch basierte hydraulische Bindemittel, anorganisch basierte Betonzusatzstoffe und/oder anorganisch basierte Betonzuschläge sowie gegebenenfalls mindestens ein Betondichtungsmittel enthält und/oder daß der eingesetzte Beton – abgesehen von gegebenenfalls vorhandenen Betondichtungsmitteln – zumindest im wesentlichen keine organisch basierten Betonzusatzmittel enthält.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der eingesetzte Beton mindestens der Festigkeitsklasse B25 gemäß DIN 1045 entspricht und/oder daß die Betonrohmischung eine Körnung im Bereich von 0 bis 32 mm gemäß DIN 4226 aufweist und/oder daß die eingesetzte, mit Wasser angemachte Betonmischung zur Erstellung der Betonfläche einen Wasser/Zement-Wert (W/Z-Wert) ≤ 0,50, insbesondere einen W/Z-Wert ≤ 0,45, aufweist und/oder daß die Kornform der Betonrohmischung derart ist, daß der Anteil an schlecht geformter Körnung, gemessen nach DIN 52114, nicht mehr als 10 Gew.-%, insbesondere nicht mehr als 7,5 Gew.-%, vorzugsweise nicht mehr als 5,0 Gew.-%, beträgt, bezogen auf die Betonrohmischung (Trockengewicht).
Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Beton als hydraulisches Bindemitttel bzw. Zement Portlandzement enthält, insbesondere in Mengen von 200 bis 500 kg/m³, vorzugsweise 300 bis 400 kg/m³, besonders bevorzugt 325 bis 375 kg/m³.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Abtrocknen und Aushärten für einen Zeitraum von höchstens 60 Tagen, insbesondere höchstens 30 Tagen, erfolgt.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Alkalisilikat in Form einer wäßrigen, alkoholischen oder wäßrig-alkoholischen Lösung eingesetzt wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das eingesetzte Alkalisilikat der Formel Me₂O·nSiO₂ mit Me = Na und/oder K entspricht, wobei n eine ganze oder gebrochene Zahl von 2 bis 3 darstellt, und/oder daß das eingesetzte Alkalisilikat ein Me₂O/SiO₂-Molverhältnis von 1:2 bis 1:3 aufweist, wobei Me₂O den Alkalioxidanteil, vorzugsweise den Natrium- und/oder Kaliumoxidanteil, des Alkalisilikats bezeichnet.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Alkalisilikat ein Wasserglas, insbesondere ein Natrium- und/oder Kaliumwasserglas, eingesetzt wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Alkalisilikat Kieselsäurehydrogele und/oder Kieselsäurexerogele zugesetzt sind.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, man das auf die Betonoberfläche aufgebrachte Lösung oder Suspension des Alkalisilikates eine ausreichende Zeitdauer einwirken läßt.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das die Behandlung mit dem Alkalisilikat mehrfach, insbesondere mindestens zweimal, durchgeführt wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß abschließend gegebenenfalls überschüssiges Alkalisilikat entfernt wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche zur Erstellung von Betonflächen für Industrieböden, Betonflächen im Bereich von Chemieproduktionsanlagen, insbesondere für Auffangwannen und Auffangtassen, Rückhaltebecken, Abfüllstationen und dergleichen, Betonflächen in Kokereien, Betonflächen in Kraftwerken, Betonflächen im Bereich von Parkhäusern und Tankstellen sowie Betonflächen in sonstigen Einrichtungen, in denen Chemikalien oder aggressive Medien austreten können, Betonflächen in Trinkwasserreservoirs, Betonflächen in Kläranlagen, Betonflächen im Schachtbau sowie Betonwandungen von Abwasserrohren.
Betonfläche, insbesondere Betonboden, erhältlich nach dem Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche.
Betonfläche, insbesondere Betonboden, wobei der für die Herstellung der Betonfläche benötigten Betonmischung Siliciumdioxid SiO₂ zugesetzt ist, wobei das Siliciumdioxid SiO₂ in Form eines feinteiligen Pulvers oder einer Suspension eines feinteiligen Pulvers eingesetzt wird, und die zur Erstellung der Betonfläche eingesetzte, mit Wasser angemachte Betonmischung einen Wasser/Zement-Wert (W/Z-Wert) ≤ 0,54 aufweist und als Beton ein mineralischer Beton eingesetzt ist, wobei der eingesetzte Beton keine organisch basierten Betonzusatzmittel aus der Gruppe von Erstarrungsverzögerern, Erstarrungsbeschleunigern, Erhärtungsbeschleunigern und Einpreßhilfen enthält, und die Oberfläche der Betonfläche nach Abtrocknen und Aushärten mit einem Alkalisilikat, vorzugsweise einem Wasserglas, in Form einer Lösung oder Suspension behandelt ist, wobei das eingesetzte Alkalisilikat ein Me₂O/SiO₂-Molverhältnis von 1:1 bis 1:3 aufweist, wobei Me₂O den Alkalioxidanteil des Alkalisilikats bezeichnet, und die Behandlung der Oberfläche der abgetrockneten und ausgehärteten Betonfläche mit der Lösung oder Suspension des Alkalisilikats derart erfolgt ist, daß die Betonoberfläche vollständig mit der Lösung oder Suspension in Kontakt gebracht und hiermit bedeckt oder benetzt ist.
Betonfläche nach Anspruch 19, wobei die Betonoberfläche mit einem Katalysator, insbesondere mit einer Lösung oder Suspension von Erdalkali- und/oder Aluminiumsalzen aktiviert und nachfolgend mit einem Alkalisilikat, vorzugsweise einem Wasserglas, behandelt ist.