DE202012012686U1 - Cementitious mixture for producing a low-voltage heating screed and component thereof - Google Patents

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Abstract

Zementgebundene Mischung zur Herstellung eines Niedrigspannungs-Heizestrichs, dadurch gekennzeichnet, dass sie3 bis 80 Gew.-% mineralischen Bindebaustoff, 0,5 bis 20 Gew.-% Wasser, 0,1 bis 90 Gew.-% Carbonfasern oder metallisierte Fasern und Mineralfasern oder Kunststofffasern bis 75 Gew.-% mineralische Zuschlagstoffe mit und ohne alkaliabpuffernden Eigenschaften, bis 25 Gew.-% elektrisch leitende Zusatzstoffe und bis 5 Gew.-% betontechnologische Zusatzstoffe enthält und in die in definierten Abständen eine Anode und eine Kathode aus elektrisch leitenden Metalllitzen oder -draht eingearbeitet sind.Cement-bound mixture for the production of a low-voltage heating screed, characterized in that it contains 3 to 80% by weight of mineral binding agent, 0.5 to 20% by weight of water, 0.1 to 90% by weight of carbon fibers or metallized fibers and mineral fibers or Plastic fibers up to 75 wt .-% mineral aggregates with and without alkali-buffering properties, up to 25 wt .-% electrically conductive additives and up to 5 wt .-% concrete technology additives and in the defined intervals an anode and a cathode of electrically conductive metal strands or -wire are incorporated.

Description

Die Erfindung betrifft eine zementgebundene Mischung zur Herstellung eines Niederspannungs-Heizestrichs und eines Bauelementes daraus.The invention relates to a cementitious mixture for producing a low-voltage Heizestrichs and a component thereof.

Es ist bekannt eine Heizestrichmischung aus Zuschlagstoffen (Sand, Splitt) oder Fasern aus textil, PE, AR-Glas zur statischen Stabilisierung und Rissminderung herzustellen. Diese Heizestriche enthalten Heizelemente aus Warmwasserrohren oder elektrischen Normalspannungsheizelementen, welche Wärmeenergie in den Estrich eintragen, welcher wiederum über seine große Bodenfläche diese an die Umgebungsluft abgibt. Der Wirkungsgrad ist dabei gering. Dieser Warmwasser-Heizestrich ist im Außenbereich nicht einsetzbar, da durch Bodenfröste das System zerstört wird.It is known to produce a Heizstrichmischung of aggregates (sand, grit) or fibers of textile, PE, AR glass for static stabilization and crack reduction. These heated screeds contain heating elements from hot water pipes or electrical normal voltage heating elements, which enter heat energy into the screed, which in turn emits their large floor surface to the ambient air. The efficiency is low. This hot-water heating screed is not suitable for outdoor use, since ground frosts destroy the system.

Es ist auch bekannt, Fasern in Beton oder Estrich einzumischen, wobei die dort verwendeten Fasern zur Erhöhung der Biegezugfestigkeit bzw. Risssicherung und Stabilität beitragen sollen, nicht aber elektrisch leitend sind.It is also known to mix fibers in concrete or screed, with the fibers used there to contribute to increasing the flexural strength or crack resistance and stability, but are not electrically conductive.

Es ist auch bekannt, elektrische Heizdrähte in Beton oder Estrich einzuarbeiten, die mit mindestens 220 V betrieben werden.It is also known to incorporate electrical heating wires in concrete or screed, which are operated with at least 220 V.

Diese Lösungen haben den Nachteil, dass sie aus Sicherheitsgründen, ohne aufwändige Zusatzmaßnahmen, nicht für außen angewendet werden können, z. B. große Konstruktionsdicken haben, sehr reaktionsträge sind und wegen der Beheizung voluminöser anderer Bauteile sowie ungleichmäßiger Verteilung der Heizelemente einen geringen Wirkungsgrad haben.These solutions have the disadvantage that they can not be applied externally for safety reasons, without expensive additional measures, eg. B. have large structural thicknesses, are very slow to react and because of the heating of voluminous other components and uneven distribution of the heating elements have a low efficiency.

Als Flächenheizung, insbesondere Wand- und Fußbodenheizung, kommt derzeit neben einer Warmwasserheizung, wobei entlang der betreffenden Fläche Rohre verlegt sind, vorzugsweise in Mäandern, durch welche ein flüssiges Heizmedium, insbesondere warmes Wasser, zirkuliert, auch eine Elektroheizung in Betracht, wobei ein Widerstandsdraht, z. B. aus Konstanten, auf die zu beheizende Fläche aufgebracht wird. Während des Betriebs wird dann von einer äußeren Spannung ein Strom durch diesen Widerstandsdraht getrieben, welcher den Draht erwärmt. Beide Systeme haben Nachteile. Der größte liegt darin, dass man von außen, d. h., an der fertigen Wand, Boden oder dgl., nicht erkennen kann, wo genau die Heizrohre bzw. der Heizdraht verläuft. Dies kann insbesondere bei Heizrohren aus Kunststoff, gerade aber auch bei Heizdrähten, zu einem großen Problem führen, wenn nachträglich bauliche Veränderungen vorzunehmen sind. Hier kann schon das Einschlagen eines Nagels an einer falschen Stelle fatale Folgen haben: Ein versehentlich perforiertes Heißwasserrohr wird undicht, die Flüssigkeit tritt in das umliegende Bau-, insbesondere Mauerwerk aus und durchfeuchtet dieses, Flecken- und Schimmelbildung ist nur eine mögliche Folge. Andererseits kann durch einen falsch eingeschlagenen Nagel auch ein Widerstand durchtrennt werden. Damit wird nicht nur ein ganzer Widerstandsstrang und damit ein großer Abschnitt der Flächenheizung stillgelegt, sondern es besteht überdies sogar die Gefahr eines elektrisierenden Stromschlages, beispielsweise an einem metallischen Nagel, der in elektrischen Kontakt zu dem Widerstandsdraht tritt, insbesondere wenn gleichzeitig der Stromkreis unterbrochen ist und der gesamt Heizstrom über eine Person abfließt.As underfloor heating, in particular wall and floor heating, is currently next to a hot water heater, along the surface concerned pipes are laid, preferably in meanders through which a liquid heating medium, especially warm water, circulating, also an electric heater into consideration, with a resistance wire, z. B. from constants, is applied to the surface to be heated. During operation, current is then driven by an external voltage through this resistance wire, which heats the wire. Both systems have disadvantages. The biggest is that from the outside, d. h., On the finished wall, floor or the like., Can not see exactly where the heating pipes or the heating wire runs. This can lead to a big problem, especially in heating pipes made of plastic, but especially in heating wires, if subsequently be made structural changes. Here, even the hammering in of a nail in a wrong place can have fatal consequences: A hot water pipe that has been perforated by mistake will leak, the liquid will leak out into the surrounding building, in particular masonry and dampens it. Stain and mold formation is only one possible consequence. On the other hand, it is also possible to cut through a resistance by means of a wrongly nail. This not only a whole resistance strand and thus a large portion of the surface heating is shut down, but there is even the risk of an electric shock, for example on a metallic nail, which comes into electrical contact with the resistance wire, especially if at the same time the circuit is interrupted and the total heating current flows over one person.

Aus DE 20 2008 009 579 U1 ist eine elektrische Flächenheizung für ein Gebäude bekannt, umfassend wenigstens eine in und/oder an einer (inneren) Bauwerksfläche festgelegte oder festlegbare, flexible Heizmatte. Die Heizmatte weist eingelagerte, leitfähige Partikel auf, derart, dass der elektrische Widerstand der Heizmatte über ihre gesamte Grundfläche endlich ist sowie wenigstens zwei voneinander getrennte Anschlüsse aufweist für die Verbindung mit zwei Polen einer elektrischen Spannungsquelle. Durch die etwa gleichförmige Verteilung der leitfähigen Partikel über die gesamte Fläche der Heizmatte erhält dieselbe einen etwa homogenen elektrischen Widerstand. Beim Einschlagen eines Nagels in die Heizmatte, kann allenfalls ein kleines Loch entstehen, die Stromleitung jedoch niemals vollständig durchtrennt werden. Der Stromfluss durch die Heizmatte wird daher kaum beeinflusst, geschweige denn unterbrochen. Da der spezifische elektrische Widerstand der Heizmatte erheblich geringer ist, als derjenige des menschlichen Körpers, wird selbst im Fall eines elektrischen Kontakts einer Person mit der erfindungsgemäßen Heizmatte nur ein winziger Bruchteil des Heizstroms durch den menschlichen Körper fließen, während der weiterhin durch die Heizmatte fließende Strom nahezu unverändert bleibt, zumal mit Niedrigspannung gearbeitet wird. Diese Heizmatte wird in einer Spachtelmasse, die wärmeleitfähige Additive, insbesondere wärmeleitfähige Partikel enthält, feucht bzw. nass verlegt, vorzugsweise 4 bis 10 mm unter der Oberfläche. Nachteilig hierbei ist, dass eine eingearbeitete Heizmatte nahe der Oberfläche eine Trennlage bildet und durch die thermische Dehnung Risse in der mineralischen Baustoffoberfläche und Hohllagen hervorrufen kann, wogegen der erfindungsgemäße Heizestrich nach den Konstruktionsprinzipien eines Heizestrichs mit Dehnungsfugen versehen wird.Out DE 20 2008 009 579 U1 is an electric surface heating for a building known, comprising at least one fixed and / or on an (inner) building surface fixed or fixable, flexible heating mat. The heating mat has embedded, conductive particles, such that the electrical resistance of the heating mat over its entire base is finite and at least two separate terminals for connection to two poles of an electrical voltage source. Due to the approximately uniform distribution of the conductive particles over the entire surface of the heating mat receives the same an approximately homogeneous electrical resistance. When hammering a nail into the heating mat, a small hole may be formed at most, but the power line will never be cut completely. The current flow through the heating mat is therefore hardly affected, let alone interrupted. Since the specific electrical resistance of the heating mat is considerably lower than that of the human body, even in the case of electrical contact of a person with the heating mat according to the invention only a tiny fraction of the heating current will flow through the human body while the current still flowing through the heating mat remains almost unchanged, especially when working with low voltage. This heating mat is damp or wet laid, preferably 4 to 10 mm below the surface in a putty that contains thermally conductive additives, in particular thermally conductive particles. The disadvantage here is that an incorporated heating mat near the surface forms a separating layer and can cause cracks in the mineral building material surface and hollow layers by the thermal expansion, whereas the inventive heating screed is provided according to the design principles of a Heizestrichs with expansion joints.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine zementgebundene Mischung zur Herstellung eines Niederspannungs-Heizestrichs und ein Bauelement daraus zu schaffen, was die oben genannten Nachteile sämtlich überwindet, wobei der homogene elektrische Widerstand und der Personenschutz erhalten bleiben.The object of the invention is to provide a cementitious mixture for producing a low-voltage Heizestrichs and a component thereof, which overcomes all the above-mentioned disadvantages, while maintaining the homogeneous electrical resistance and personal protection.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale des Schutzanspruchs 1 gelöst. Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen dargestellt. According to the invention the object is achieved by the features of claim 1 protection. Embodiments of the invention are shown in the subclaims.

Der Vorteil der Erfindung besteht darin, dass ein aufwändiges Verlegen von Heizelementen und Zusatzkosten für Heizelemente entfallen und die Herstellungskosten sehr gering sind.The advantage of the invention is that a complex laying of heating elements and additional costs for heating omitted and the production costs are very low.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.The invention will be explained in more detail with reference to embodiments.

Beispiel 1:Example 1:

Aus einer Mischung aus 1500 kg/m3 Carbonfasern wird mit 380 kg/m3 Zement, 4 kg/m3 Polycarboxylatether, 22,5 kg/m3 Tiefschwarzpigment aus Kanalruß sowie 85 kg/m3 Gießereifilterstaub, 80 kg/m3 Edelsplitt mit einer Körnung von 15 bis 24 mm, 12 kg/m3 Sand der Körnung 2 bis 4 mm und 120 kg/m3 Wasser wird ein Heizestrich hergestellt, indem diese Stoffe gemischt werden und zwischen Feldbegrenzungsprofilen aus nicht leitendem Kunststoff über einer Dämmung aus Polystyrol eingebracht, abgezogen, verdichtet und so gut wie möglich geglättet und mit einer Folie der Stärke von ca. 0,2 mm abgedeckt werden. Als Anode und Kathode werden im Abstand von 1 m Stahllitzen als Pole eingelegt.From a mixture of 1500 kg / m 3 carbon fibers with 380 kg / m 3 of cement, 4 kg / m 3 polycarboxylate, 22.5 kg / m 3 deep black pigment from channel soot and 85 kg / m 3 foundry filter dust, 80 kg / m 3 Edelsplitt with a grain size of 15 to 24 mm, 12 kg / m 3 sand of grain size 2 to 4 mm and 120 kg / m 3 of water, a heating screed is produced by these substances are mixed and between field limiting profiles of non-conductive plastic on a polystyrene insulation introduced, subtracted, compacted and smoothed as much as possible and covered with a film of the thickness of about 0.2 mm. As the anode and cathode steel strands are inserted as poles at a distance of 1 m.

Beispiel 2:Example 2:

Auf 1120 kg/m3 Metallfasern der Länge bis ca. 20 mm werden zwischen nicht leitenden Feldbegrenzungsfugen Anoden und Kathoden eingelegt. Darauf wird eine Mischung aus Heißbitumen 844 kg/m3 und 76 kg/m3 Edelsplitt Porphyrtuff gegossen, gleichmäßig verdichtet und mit Bitumenöl konserviert. Das System wird über zwei in Reihe geschaltete 24 V Akkus an Anode und Kathode direkt an einen Windradiator angeschlossen. Über ein Steuergerät ist in windschwachen Zeiten, oder wenn die Akkus entladen sind, Zugang zum normalen Stromnetz möglich.On 1120 kg / m 3 of metal fibers of length up to 20 mm are inserted between non-conductive field boundary joints anodes and cathodes. Then a mixture of hot bitumen 844 kg / m 3 and 76 kg / m 3 of high-grade porphyritic earth is poured, uniformly compacted and preserved with bitumen oil. The system is connected directly to a wind radiator via two series-connected 24 V batteries at the anode and cathode. A control unit allows access to the normal power supply in low-wind times or when the batteries are discharged.

Beispiel 3:Example 3:

Für ein Eingangspodest wird eine Mischung aus 50 kg Zement, 12 kg Wasser, 0,5 kg Polycarboxylatether, 0,5 kg Kanalruß, 25 kg Carbonfasern, 30 kg Gießereifilterstaub und 15 kg Blähton Korngröße 8 bis 12 mm hergestellt. Nach Auflegen isolierender Folie auf das Rohpodest, dem Anbringen von seitlichen Randabschlüssen, dem Auflegen einer Anode und einer Kathode, wird die hergestellte Mischung auf das Podest aufgebracht, verdichtet und abgezogen. Nach dem Aushärten wird das Podest mit Flexmörtel und Natursteinplatten belegt und mit Flexfuge verfugt. Die Stromversorgung kann wie in Beispiel 2 erfolgen.For an input podium, a mixture of 50 kg cement, 12 kg water, 0.5 kg polycarboxylate ether, 0.5 kg channel black, 25 kg carbon fibers, 30 kg foundry filter dust and 15 kg expanded clay grain size 8 to 12 mm is produced. After applying insulating film on the Rohpodest, attaching lateral edge terminations, placing an anode and a cathode, the mixture prepared is applied to the pedestal, compacted and withdrawn. After curing, the pedestal is covered with flexible mortar and natural stone slabs and grouted with a flex joint. The power supply can be carried out as in Example 2.

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Zementgebundene Mischung zur Herstellung eines Niedrigspannungs-Heizestrichs, dadurch gekennzeichnet, dass sie 3 bis 80 Gew.-% mineralischen Bindebaustoff, 0,5 bis 20 Gew.-% Wasser, 0,1 bis 90 Gew.-% Carbonfasern oder metallisierte Fasern und Mineralfasern oder Kunststofffasern bis 75 Gew.-% mineralische Zuschlagstoffe mit und ohne alkaliabpuffernden Eigenschaften, bis 25 Gew.-% elektrisch leitende Zusatzstoffe und bis 5 Gew.-% betontechnologische Zusatzstoffe
enthält und in die in definierten Abständen eine Anode und eine Kathode aus elektrisch leitenden Metalllitzen oder -draht eingearbeitet sind.Cementitious mixture for producing a low-voltage heating screed, characterized in that it From 3 to 80% by weight mineral binding agent, 0.5 to 20% by weight Water, 0.1 to 90% by weight Carbon fibers or metallized fibers and mineral fibers or plastic fibers up to 75% by weight mineral aggregates with and without alkaline buffering properties, up to 25% by weight electrically conductive additives and up to 5% by weight concrete technological additives
contains and in the defined intervals an anode and a cathode of electrically conductive metal strands or wire are incorporated. Mischung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitenden Zusatzstoffe Metallpartikel, Graphit, Kanalruß, metallisierte Glas-, Kunststoff-, Mineralfasern, Filterstaub aus der Eisengießerei, Additive oder metallisierte Fasern aus nachwachsenden Rohstoffen, wie Flachsfasern bzw. eine Mischung hieraus, sind.Mixture according to Claim 1, characterized in that the electrically conductive additives are metal particles, graphite, channel black, metallized glass, plastic, mineral fibers, filter dust from the iron foundry, additives or metallized fibers from renewable raw materials, such as flax fibers or a mixture thereof , Mischung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuschlagstoffe Splitt, Blähton oder Sand bzw. eine Mischung hieraus sind.Mixture according to claim 1 or 2, characterized in that the aggregates are chippings, expanded clay or sand or a mixture thereof. Mischung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass bis 15 Gew.-% der mineralischen Zuschlagstoffe alkaliabpuffernde Eigenschaften besitzen.Mixture according to Claim 1, 2 or 3, characterized in that up to 15% by weight of the mineral additives have alkali-buffering properties. Bauelement bestehend aus einer Mischung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in der Mischung eine Anode und eine Kathode angeordnet sind.Component consisting of a mixture according to claims 1 to 4, characterized in that in the mixture an anode and a cathode are arranged. Bauelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass auf der verarbeiteten Mischung ein Hochleistungsestrich zur Aufnahme von Belägen aufgebracht ist.Component according to claim 5, characterized in that a high-performance screed for receiving coverings is applied to the processed mixture. Bauelement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke des Hochleistungsestrichs ca. 2 cm beträgt.Component according to claim 6, characterized in that the thickness of the high-performance screed is about 2 cm. Bauelement nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Hochleistungsestrich Terrazzo oder Gussterrazzo ist.Component according to claim 6 or 7, characterized in that the high-performance screed is terrazzo or Gussterrazzo.
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