DE102011114595A1

DE102011114595A1 - Mittel und Verfahren zur Herstellung von Bauteilen mit einer qualitativ hochwertigen Betonrandzone und Betonoberfläche

Info

Publication number: DE102011114595A1
Application number: DE102011114595A
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: H Bau Technik GmbH
Current assignee: H Bau Technik GmbH
Priority date: 2011-09-30
Filing date: 2011-09-30
Publication date: 2013-04-04
Also published as: EP2760653B1; PL2760653T3; WO2013045106A1; WO2013045106A4; EP2760653A1

Abstract

Die Erfindung betrifft Mittel zum Aufbringen auf die Schalfläche (3) einer Betonschalung (2) zur Herstellung von Betonbauteilen mit einer qualitativ hochwertigen Betonrandzone, wobei das Mittel als wesentlichen Bestandteil ein Hydrogel (5) aufweist. Damit wird eine selbsttätige Regulierung des Wasser-Zement-Werts in der Betonrandzone und damit eine Verbesserung der Beton- und Oberflächenqualität erreicht.

Description

Die Erfindung betrifft ein Mittel zum Aufbringen auf die Schalfläche einer Betonschalung zur Herstellung von Betonbauteilen mit einer qualitativ hochwertigen Betonrandzone sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Betonbauteils mit qualitativ hochwertiger Randzone.
Beton ist als Baustoff bei der Herstellung von Bauwerken des Hochbaus und Ingenieursbaus allgegenwärtig. Durch die Möglichkeit, den Beton in fließfähiger Konsistenz in eine Schalung beliebiger Form einbringen zu können und erhärten zu lassen, ist es möglich, den Bauteilen beinahe jede beliebige Gestalt und Größe zu geben. Es hat daher nicht an Bestrebungen gefehlt, Beton nicht nur für Bauteile mit konstruktiver Zweckbestimmung einzusetzen, sondern auch als Mittel zur Herstellung optisch ansprechender Bauwerke zu verwenden.
In diesem Zusammenhang kommt der Betonoberfläche als sichtbare Fläche eine übergeordnete Bedeutung zu. Deren optische Qualität ist in erster Linie von der Farbtongleichmäßigkeit, der Oberflächentextur sowie der Porigkeit abhängig. Einflussgrößen auf diese Faktoren sind neben der Betonrezeptur und der Verarbeitung des Betons vor allem die Schalhaut und das verwendete Trennmittel. Diese beeinflussen das Betongefüge in der Betonrandzone maßgeblich und damit nicht nur die Festigkeit, sondern auch die optische Qualität der Betonoberfläche.
Beton besteht im Wesentlichen aus drei Komponenten, nämlich einem hydraulischen Bindemittel, mineralischen Zuschlagsstoffen und Wasser. Im Hinblick auf die Qualität des Betons kommt dem Wasser-Zement-Wert eine Schlüsselfunktion zu. Weist der Beton zu wenig Wasser auf, so kann die Hydratation nicht vollständig erfolgen. Ist hingegen mehr Wasser vorhanden als für die Hydratation notwendig, so führt das überschüssige Anmachwasser zu einer vermehrten Porenbildung und Festigkeitsverlusten.
Die Qualität der Betonrandzone wird im Wesentlichen vom Zusammenwirken des Betons, der Schalung und des Trennmittels bestimmt. In der Betonrandzone weist der Beton weniger Zuschlagsstoffe auf, hingegen ist der Anteil an Zementleim erhöht. Bei Verwendung einer nichtsaugenden Schalung, beispielsweise einer Schalung aus Stahl oder Kunststoff, kann das überschüssige Anmachwasser nicht in die Schalung diffundieren. In der Betonrandzone stellt sich daher ein erhöhter Wasseranteil und damit erhöhter Wasser-Zement-Wert ein. Das führt zu einer geringeren Betonfestigkeit und einem erhöhten Porenanteil in diesem Bereich mit der Neigung zum Absanden. Beim Einsatz saugender Schalungen wird der Betonrandzone Wasser entzogen und damit der Wasser-Zement-Wert gesenkt. Durch Anhaften des Betons an der Schalhaut besteht beim Entschalen die Gefahr, dass die geschlossene Betonoberfläche in Teilbereichen aufgebrochen wird, was durch aufwändige Sanierungsarbeiten nur teilweise wieder behoben werden kann.
Vor diesem Hintergrund besteht die Aufgabe der Erfindung darin, die Qualität des Betons in der Randzone sowie an der Bauteiloberfläche sicherzustellen oder gar zu steigern.
Diese Aufgabe wird durch ein Mittel mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie einem Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 11 gelöst.
Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung basiert auf dem Grundgedanken, durch eine selbsttätige Regulierung des Wasser-Zement-Werts optimale Rahmenbedingungen für die Hydratation des Betons zu schaffen und damit die Qualität der Betonrandzone zu verbessern. Dies gelingt gemäß der Erfindung mit Hilfe eines Mittels, das als wesentlichen Bestandteil zumindest ein Hydrogel aufweist, das flächig auf die dem Beton zugewandte Seite einer Schalung aufgebracht wird.
Unter der Bezeichnung ”Hydrogel” werden im Sinne der Erfindung wasserunlösliche Polymere verstanden, die als dreidimensionales Netzwerk vorliegen. In Wasser quellen diese Polymere unter Formerhaltung auf, bis ein Gleichgewichtszustand erreicht ist. Die Netzwerkbildung erfolgt dabei vorwiegend über kovalente Verknüpfungen der Polymere, ist aber auch über elektrostatische, hydrophobe oder Dipol/Dipol-Wechselwirkungen zwischen einzelnen Segmenten der Poylmerketten möglich. Die notwendige Hydrophilie der Polymere stammt unter anderem aus Hydroxyl-, Carboxylat-, Sulfonat- oder Amid-Gruppen. Durch deren geeignete Auswahl können die Eigenschaften des Hydrogels eingestellt werden. Die Erfindung umfasst dabei auch synthetische Hydrogele, die beispielsweise auf Polyacrylsäuren, Polyacrylaten, Polyvinylpyrolidon oder Polyvinylalkohol basieren.
Durch seine Fähigkeit, Wasser einzulagern, ist Hydrogel und damit das erfindungsgemäße Mittel in der Lage, überschüssiges Anmachwasser im Beton unter Volumenzunahme zu absorbieren. Dabei bildet das Mittel einen vollflächigen dichten Film auf der Schalfläche. Sollte zu einem späteren Zeitpunkt zusätzliches Wasser zur vollständigen Hydratation in der Betonrandzone benötigt werden, so ist das Hydrogel in der Lage, eingelagertes Wasser wieder an den Beton abzugeben.
Aufgrund dieser Eigenschaften erweist sich das erfindungsgemäße Mittel in zweierlei Hinsicht als vorteilhaft. Zum einen wird der Wassergehalt in der Betonrandzone reguliert und damit der dortige Wasser-Zement-Wert. Dies ersetzt zum Teil eine Nachbehandlung des Betons und führt darüber hinaus zu einer Verbesserung der Betonqualität und Verringerung der Porigkeit. Es bildet sich eine glatte, geschlossene und dichte Oberfläche ohne die Gefahr des Absandens feiner Betonpartikel.
Gleichzeitig bewirkt der sich bildende Film eine Trenneffekt zwischen Beton und Schalung, was einem Anhaften des Betons an der Schaloberfläche im Zuge des Erhärtens vorbeugt. Das Ergebnis ist eine Betonoberfläche mit einheitlicher Textur ohne nennenswerte sichtbare Poren. Nacharbeiten aufgrund anhaftenden Betons entfallen vollständig. Das erfindungsgemäße Mittel kommt daher ebenfalls einem Trennmittel gleich.
Das Hydrogel besitzt vorteilhafterweise pulverförmige Konsistenz, bevor es in Kontakt mit dem Beton gelangt. Das Aufbringen auf eine horizontale oder vertikale Schalfläche erfolgt dann vorteilhafterweise durch Aufsprühen, Aufrollen, oder Einreiben mit einem Schwamm, Lappen oder dergleichen, wobei durch Wahl der geeigneten Flächendichte des Auftrags das Absorptionsvermögen eingestellt werden kann. Ein im Sinne der Erfindung bevorzugter Flächenauftrag des Hydrogels sieht 2 g/m² bis 10 g/m² vor.
Die Fixierung des Hydrogels an der Schalfläche geschieht gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung mit Hilfe einer Trägerschicht, die auf die Schalfläche aufgetragen wird und dort haftet. Geeignete Materialien sind beispielsweise Klarlacke, Harze, Haftkleber, Polyurethane und Schalungsöle, welche in flüssigem oder viskosem Zustand aufgesprüht werden. Als Trägerschicht eignet sich außerdem Styrol-Butadien, das als wässrige Losung auf die Schalfläche aufgebracht wird. Nach Verdunsten des wässrigen Anteils bleibt eine adhäsive Schicht zur Aufnahme des Hydrogels zurück. Eine weitere Ausführungsform sieht die Verwendung einer wässrigen Silikatlösung als Trägerschicht vor, beispielsweise auf Basis von Biopolymeren oder Wasserglas, was zusätzlich einen positiven Effekt auf die Qualität der Betonoberfläche im Hinblick auf ein geschlossenes und dichtes Gefüge bewirkt. Das pulverförmige Hydrogel haftet an der Oberfläche derartiger Trägerschichten, wo es nach Einbringen des Frischbetons Anmachwasser im Bereich der Randzone aufnimmt.
Eine andere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, das Hydrogel in eine Matrix einzubetten und beide Komponenten zusammen als eine Art Dispersion auf die Schalfläche aufzubringen, was ebenfalls im Wege des Aufsprühens geschehen kann. Das gewichtsbezogene Mischungsverhältnis von Hydrogel zu Matrix liegt dabei vorzugsweise in einem Bereich von 0,1 bis 2,5.
Beide Ausführungsformen können zusätzlich mit einer Schutzschicht versehen sein, die das Hydrogel vor Feuchtigkeit schützt, um ein Aufquellen vor dem Betonieren zu verhindern. Als Schutzschicht eignen sich beispielsweise konventionelle Betontrennmittel. Durch den beim Betonieren auf die Schutzschicht einwirkenden Betondruck wird das Hydrogel freigelegt und es kommt zur gewünschten Absorption von Wasser.
Da das auf die Schalfläche aufgebrachte Hydrogel aufgrund seiner unauffälligen Färbung und der relativ geringen Flächendichte des Auftrags mit bloßem Auge nicht gut wahrnehmbar ist, wird in vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung das Hydrogel vor dem Aufbringen auf die Schalfläche mit Farbpigmenten vermischt. Als Farbpigmente eignen sich die zur Färbung von Beton bekannten Pigmente oder Rußpartikel. Die Mischung aus Hydrogel und Farbpigmenten ist nach dem Auftrag gut auf der Schalfläche wahrnehmbar, so dass ein vollständiger und gleichmäßiger Auftrag des erfindungsgemäßen Mittels leicht zu überwachen ist. Die Mischung aus Hydrogel und Farbpigmenten kann dabei wie oben beschrieben auf eine Trägerschicht aufgebracht oder in eine Matrix eingearbeitet werden. Da manche Farbpigmente selbst adhäsive Eigenschaften besitzen, kann die Mischung auch direkt auf die Schalfläche aufgebracht werden, beispielsweise durch Einreiben.
Die Erfindung wird nachstehend anhand zweier in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Es zeigt
1 einen Teilquerschnitt durch eine Schalung, bei der ein Hydrogel unter Zwischenschaltung einer Trägerschicht auf die Schalung aufgebracht ist und
2 einen Teilquerschnitt durch eine Schalung, bei der ein in eine Matrix eingebettetes Hydrogel auf die Schalung aufgebracht ist.
In 1 sieht man den dem Beton 1 zugewandten Bereich einer Schalhaut 2, deren Schalfläche mit dem Bezugszeichen 3 bezeichnet ist. Auf der Schalfläche 3 haftet eine viskose Trägerschicht 4. An der Außenseite der Trägerschicht 4 sieht man Partikel eines pulverförmigen Hydrogels 5, das infolge auftretender Adhäsion an der Trägerschicht 4 anhaftet. Optional kann das Hydrogel 5 mit einer Schutzschicht 6 bedeckt sein, die lediglich durch Strichlierung angedeutet ist.
Die in 2 dargestellte Ausführungsform der Erfindung zeigt ebenfalls den betonseitigen Teil einer Schalung 2 mit Schalfläche 3. Auf die Schalfläche 3 ist eine Matrix 7 aufgebracht, in die Partikel eines Hydrogels 5 eingebettet sind. Auch hier kann die Matrix 7 mit Hydrogel 4 von einer Schutzschicht 6 bedeckt sein entsprechend der unter 1 beschriebenen Ausführungsform.

Claims

Mittel zum Aufbringen auf die Schalfläche (3) einer Betonschalung (2) zur Herstellung von Betonbauteilen mit einer qualitativ hochwertigen Betonrandzone, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel als wesentlichen Bestandteil ein Hydrogel (5) aufweist.
Mittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Hydrogel (5) auf Basis von Stärke, Cellulose, Carboxymethylcellulose, Polyacrylsäure, Polyacrylat, Polyacrylamid, Polyvinylpyrrolidon, Kaliumpolyacrylat, Polyvinylalkohol oder Natriumpolyacrylat gebildet ist.
Mittel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Hydrogel (5) pulverförmige Konsistenz besitzt.
Mittel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Hydrogel (5) in einer Flächendichte von 2 g/m² bis 10 g/m² auf der Schalfläche (3) angeordnet ist.
Mittel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel mindestens zwei Schichten aufweist, mit einer Trägerschicht (4), die auf der Schalfläche (3) angeordnet ist und einem Hydrogel (5), das auf die Oberfläche der Trägerschicht (4) aufgebracht ist.
Mittel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerschicht (4) von einem Klarlack, Harz, Haftkleber, Polyurethan, Schalungsöl, einer wässrigen Styrol-Budatienlösung oder wässrigen Silikatlösung gebildet ist.
Mittel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel als weitere Komponente eine Matrix (7) umfasst, in die das Hydrogel (5) eingebettet ist.
Mittel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Mischungsverhältnis von Hydrogel (5) zu Matrix (7) in einem Bereich von 0,1 bis 2,5 liegt.
Mittel nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel eine Schutzschicht (6) an der dem Beton (1) zugewandten Fläche aufweist.
Mittel nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Hydrogel (5) mit Farbpigmenten vermischt ist
Verfahren zur Herstellung eines Betonbauteils mit qualitativ hochwertiger Betonrandzone durch Einbringen von Beton (1) in eine Schalung (2), dadurch gekennzeichnet, dass auf die dem Beton (1) zugewandte Fläche (3) der Schalung (2) ein Mittel gemäß einem der Patentansprüche 1 bis 10 aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Schalfläche (3) erst eine Trägerschicht (4) aufgebracht und das Hydrogel (5) auf die Trägerschicht (4) aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Hydrogel (5) mit einer flüssigen oder viskosen Matrix (7) vermischt und zusammen mit der Matrix (7) auf die Schalfläche (3) aufgebracht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Hydrogel (5) vor dem Aufbringen auf die Schalung (2) mit Farbpigmenten vermischt wird.