DE202019102157U1

DE202019102157U1 - Werksteinplatte als Bodenbelag

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Publication number: DE202019102157U1
Application number: DE202019102157.8U
Authority: DE
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2019-04-15
Filing date: 2019-04-15
Publication date: 2019-04-29
Anticipated expiration: 2029-04-16
Also published as: AT17103U1

Abstract

Werksteinplatte als Bodenbelag bestehend aus einer Kernbetonschicht und einer Vorsatzschicht, wobei die Kernbetonschicht aus
- 60 bis 95 % Quarzsand oder Kies mit einer Körnung größer 0,05 mm bis 5 mm,
- 0 bis 30 % Asphaltabraum, gemahlenem Asphalt, Bitumensand/-splitt, Naturasphaltpulver mit einer Körnung kleiner 5 mm,
- 2 bis 10 % niedermolekularen Epoxidharzen auf Basis Bisphenol A und/oder Bisphenol F,
- 0,5 bis 5 % flüssigem, lösemittelfreiem, modifiziertem Polyaminaddukthärter für EP-Harze,
- 0 bis 1 % Fließmitteln und die Vorsatzschicht aus
- 5 bis 85 % Quarzsand oder Kies mit einer Körnung größer 0,05 mm bis 2 mm,
- 1 bis 10 % Blähgraphit,
- 10 bis 30 % niedermolekularen Epoxidharzen auf Basis Bisphenol A und/oder Bisphenol F, wobei die Viskosität kleiner 50000 mPas beträgt und das Epoxidäquivalent nicht über 400 g/Äq liegt,
- 3 bis 15 % flüssigem, lösemittelfreiem, modifiziertem Polyaminaddukthärter für EP-Harze, wobei das NH-Äquivalentgewicht nicht über 200 g/Äq. liegt,
- 0 bis 2 % Trennmitteln,
- 0 bis 2 % Entschäumern,
- 0 bis 2 % Netzmitteln,
- 0 bis 2 % Pigmenten besteht.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Werksteinplatten zur Verlegung als Bodenbelag in stark beanspruchten Innenräumen wie Industrie- und Messehallen, in öffentlichen Gebäuden sowie in Werkstätten aber auch in privaten Wohnräumen.
Naturasphaltplatten bestehen aus gemahlenem Naturasphalt, Naturstein als Farbzuschlag und Bitumen als Bindemittel. Naturasphaltplatten sind trittsicher und fußwarm und ermöglichen ein angenehmes, ermüdungsfreies Begehen. Sie dämmen den Trittschall, vermindern Vibrationen und reduzieren den Geräuschpegel in Gebäuden allgemein. Aufgrund eines äußerst geringen Abriebs sind sie sehr strapazierfähig und besitzen eine staubarme leicht zu reinigende Oberfläche. Natursteinplatten sind schwer entflammbar, jedoch nicht beständig gegen Fett, Säuren und Laugen. Für Nassräume sowie für eine Verlegung im Freien sind sie nicht geeignet. Naturasphaltplatten werden aufgrund der erschöpften Ressourcen der Naturprodukte nicht mehr hergestellt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Werksteinplatte für den Bodenbelag bereitzustellen, die hochduktil, abriebfest, geruchlos, chemisch beständig, schmutzresistent, diffusionsoffen, unbrennbar, strapazierfähig und im Mörtel verlegbar ist. Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Werksteinplatte bestehend aus einer Kernbetonschicht mit einer Vorsatzschicht. Eine erfindungsgemäße Ausführung besteht darin, dass die Kernbetonschicht aus

- einem Bindebaustoff mit einem Anteil größer 0 bis 70 %,
- Sand mit einem Anteil größer 0 bis 80 %, wobei der Sand eine Körnung größer 0 bis 3 mm aufweist,
- Bitumen-/asphalthaltige Rohstoffe wie Naturasphalt, gemahlener Asphalt, Bitumensand/-splitt und/oder Asphaltabraum mit einem Anteil größer 0 bis 50 %, wobei diese Rohstoffe eine Körnung größer 0 bis 1 mm aufweisen,
- Bitumen-/asphalthaltige Rohstoffe wie Naturasphalt, gemahlener Asphalt, Bitumensand/-splitt und/oder Asphaltabraum mit einem Anteil größer 0 bis 40 %, wobei diese Rohstoffe eine Körnung größer 1 mm bis 3 mm aufweisen,
- Bitumen-/asphalthaltige Rohstoffe wie Naturasphalt, gemahlener Asphalt, Bitumensand/-splitt und/oder Asphaltabraum mit einem Anteil größer 0 bis 80 %, wobei diese Rohstoffe eine Körnung von 4 mm bis 16 mm aufweisen,
- Polyacrylnitril-Fasern (PAN-Fasern) mit einem Anteil größer 0 bis 10 %,
- Kohlenstoff-Langfasern (C-Langfasern) mit einem Anteil größer 0 bis 10 % und
- Edelstahlfasern mit einem Anteil größer 0 bis 10 % und die auf die Kernbetonschicht aufgebrachte Vorsatzschicht aus
- Feinsand und/oder schwarzem Strahlsand (aus Schmelzkammerschlacke, Korund und/oder Quarzsand) mit einem Anteil größer 0 bis 85 %,
- Graphit mit einem Anteil größer 0 bis 28 %,
- Harz mit einem Anteil größer 0 bis 40 % und
- Härter mit einem Anteil größer 0 bis 20 %

Damit kann ein Bodenbelag aus einem ultrahochfesten Beton oder auch Ultra High Performance Concrete (UHPC) genannt mit duktilen, abriebfesten, geruchlosen, chemisch beständigen, schmutzresistenten, diffusionsoffenen, elektrisch leitfähigen, temperierbaren, unbrennbaren, strapazierfähigen, im Mörtel verlegbaren und/oder blendfreien Eigenschaften geschaffen werden. Das wird durch die besondere Zusammensetzung des Kernbetons als UHPC der Werksteinplatte gelöst. Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Bindebaustoffs besteht darin, dass als Bindebaustoff ein Hochleistungsbindemittel auf Basis von Portlandzementen und Feinstbindemitteln mit einem Anteil von größer 0 bis 50 %, ein Fliesenkleber mit einem Wasserzementwert kleiner/gleich 0,7 und Zusatzstoffe in Form eines Stabilisierers mit den Anteilen größer 0 bis 5 %, eines Superverflüssigers mit den Anteilen größer 0 bis 5 % und eines schwarzen Eisenoxids mit den Anteilen größer 0 bis 7 % verwendet wird. Die Vorsatzschicht ist in einer vorteilhaften Ausführung eine dichte Packung mineralischer Zuschlagsstoffe (inklusive Quarzsand und Graphit), gebunden mit einem alkalibeständigen und diffusionsoffenen Harz mit Härter. Damit kann eine geruchlose sowie unbrennbare Werksteinplatte realisiert werden. Weiterhin können diese zusätzlich so chemisch beständig und schmutzresistent ausgebildet werden. Ein weiterer Vorteil der Vorsatzschicht besteht darin, dass sie auf die Kernbetonschicht aufgespachtelt werden kann. Damit kann eine hohe Rutschsicherheit gewährleistet werden.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Werkplatte besteht darin, dass die Vorsatzschicht mit einer Nut versehen werden kann, in der dann ein elektrischer Leiter in Form eines Drahtes, einer Litze oder eines Band platziert werden kann. Bei einer Verlegung einer Vielzahl von Werkplatten können dann jeweils benachbarte Werkplatten elektrisch verbunden werden. Die elektrischen Leiter können dabei Bestandteile eines elektrischen Stromkreises in Verbindung mit einer Kleinspannungsquelle sein. Ein hoher Elastizitätsmodul kann durch eine Verwendung von unterschiedlich festen Gesteinskörnungen, einem Anteil bis 80 % flexibler Gesteinsbaustoffe, beispielsweise gemahlener Asphalt oder Bitumensand/-splitt mit einer Größe größer 0 kleiner 32 mm, festen Flexklebern mit einem Anteil von bis zu 40 % und Kunststoff- und/oder Edelstahlfasern erreicht werden. Diese Inhaltsstoffe bieten die Voraussetzung, dass Belastungen über dynamisch wirkenden Bereichen auf Festbereiche umgelagert werden können und so die Verformung und das Bruchverhalten positiv beeinflusst werden, so dass ein duktiles Verhalten erreicht wird. Weiterhin werden dadurch die Vorteile der Dauersicherheit mit einer hohen Dauerhaftigkeit, einer hohen Packungsdichte mit einer hohen Festigkeit und Beständigkeit und einer hohen Sicherheit bei Bauteilversagen aus einer Belastung erreicht. Gleichzeitig ist die Werksteinplatte durch Anteile fester Gesteinskörnungen in der Vorsatzschicht sehr abriebfest. Eine chemische Beständigkeit kann durch eine Kunststoffbindung, Bitumen-Asphalt-Komponenten und eine Packungsdichte erreicht werden. Die Vorsatzschicht enthält Graphit, so dass in Verbindung mit elektrischen Leitern eine elektrische Leitfähigkeit vorhanden ist. In Verbindung mit einer elektrischen Spannungsquelle kann so eine elektrische Heizung realisiert werden. Ein duktiler strapazierfähiger Bodenbelag kann in einer Ausführung für einen Staplerverkehr ausgebildet sein, der weiterhin chemisch beständig gegen schwache Fruchtsäuren, schmutzresistent, diffusionsoffen und elektrisch leitfähig eingestellt sein soll. Dieser Bodenbelag kann erzielt werden, in dem erfindungsgemäße Werksteinplatten im Zementmörtelbett mit guter Haftfestigkeit verlegt werden. Dazu kann die Kernbetonschicht der Werksteinplatte aus 75,25 % Sand, 14,7 % gemahlenem Asphalt oder Bitumensand/-splitt mit einer Korngröße größer 0 bis 8 mm, 4,8 % Harz (alkalibeständig und diffusionsoffen) und 2,4 % Härter zusammengesetzt sein. Der Vorsatzwerkstoff der Vorsatzschicht kann aus 68,3 % Feinsand, 5,1 % Graphit mit Zusatzstoffen, 17,7 % Harz (alkalibeständig und diffusionsoffen) und 8,9 % Härter gemischt sein. Nach dem Auskleiden der Form mit Trennpapieren, wird der gut gemischte Vorsatzwerkstoff zur Ausbildung der Vorsatzschicht als Masse beispielsweise 3 mm dick in die Form eingegossen. Nach kurzem Ansteifen bei ca. 20 °C wird der frische Kernbeton zur Ausbildung der Kernbetonschicht aufgefüllt und durch Walzen verdichtet. Nach einer Lagerung kann die Rohplatte entformt und die Trennpapiere mit Wasserstrahl abgelöst werden. Die Rohplatten können dann mittels einer Formatsäge zur endgültig gewünschten Plattengröße der Werksteinplatte zugeschnitten werden.
Für eine elektrische Leitfähigkeit eines Bodenbelags mit erfindungsgemäßen Werksteinplatten ergibt sich vorteilhaft, wenn an gegenüberliegenden Plattenkanten elektrische Leiter mit Metallkleber so befestigt sind, dass sie die Vorsatzschicht berühren. Von Werksteinplatte zu Werksteinplatte kann die Verbindung der elektrischen Leiter mit einem elektrischen Leitkleber erfolgen. Eine weitere vorteilhafte Ausführung ergibt sich, wenn eine Nut in der Vorsatzschicht eingearbeitet wurde, in die dann ein elektrisch leitendes Kabel eingelegt werden kann. Die Aufgabe wird ferner durch eine Werksteinplatte gelöst, die auch aus einer Kernbetonschicht und einer Vorsatzschicht besteht, wobei die Kernbetonschicht aus

- 60 bis 95 % Quarzsand oder Kies mit einer Körnung größer 0,05 mm bis 5 mm,
- 2 bis 10 % niedermolekularen Epoxidharzen auf Basis Bisphenol A und/oder Bisphenol F,
- 0,5 bis 5 % flüssigen, lösemittelfreien, modifizierten Polyaminaddukthärtern für EP-Harze und

- 5 bis 85 % Quarzsand oder Kies mit einer Körnung größer 0,05 mm bis 2 mm,
- 1 bis 10 % Blähgraphit,
- 10 bis 30 % niedermolekularen Epoxidharzen auf Basis Bisphenol A und/oder Bisphenol F,
- 3 bis 15 % flüssigen, lösemittelfreien, modifizierten Polyaminaddukthärtern für EP-Harze

Weiterhin wird die Aufgabe durch eine Werksteinplatte gelöst, die ebenfalls aus einer Kernbetonschicht und einer Vorsatzschicht besteht, wobei die Kernbetonschicht aus

- 20 bis 60 % Harz ggf. mit Härter,
- 40 bis 80 % Quarzsand oder Schlackesand oder Kiessand mit einer Körnung größer 0,05 bis 1 mm

Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.
Ausführungsbeispiel 1
Es wurde ein Werkstein gefertigt der folgende Eigenschaften aufweist:

Seine Vorsatzschicht ist 2 mm dick und besteht aus
127,8 g Sand mittel 0,2 bis 0,7 mm Körnung
120,5 g Sand fein 0,1 bis 0,4 mm Körnung
13,2 g Blähgraphit
82,7 g Epoxidharz
43,4 g Härter
0,9 g Trennmitteln
und
die Kernschicht ist 26 mm dick und besteht aus
1230 g Sand (grob) 2 bis 3,15 mm Körnung
410 g Sand (mittel) 0,2 bis 0,7 mm Körnung
410 g Sand (fein) 0,1 bis 0,4 mm Körnung
683 g Asphaltabraum, gemahlen kleiner 5 mm Körnung
156,7 g Epoxidharz
80,9 g Härter

Die angegebenen Massen sind für eine Platte 28 mm x 250 mm x 250 mm. Beim Sand handelte es sich um Quarzsand und Filterkies. Asphaltabraum kam von der Halde in Eschershausen. Er könnte ersetzt werden durch gemahlenen Asphalt, Bitumensand/-splitt oder Naturasphaltpulver oder am einfachsten durch Sand. Epoxidharz Epilox T 19-27 (von Fa. Leuna-Harze) ist ein flüssiges, lösemittelfreies und kristallisationsstabiles Epoxidharz, bestehend aus niedermolekularen Epoxidharzen auf der Basis von Bisphenol A und Bisphenol F. Viskosität bei 25 °C im Bereich von 6000 bis 8000 mPas, Epoxidäquivalent im Bereich von 175 bis 185 g/Äq.
Härter Epilox H 10-41 (Leuna-Harze) ist ein flüssiger, lösemittelfreier, modifizierter Polyaminaddukthärter für Epoxidharze. Viskosität bei 25 °C im Bereich von 70 bis 120 mPas, NH-Äquivalentgewicht 93 g/Äq. Das NH-Äquivalentgewicht sollte nicht über 200 g/Äq. liegen. Der Harzanteil der Vorsatzschicht ist so gewählt, dass dichte Oberflächen entstehen. Unterschiedliche Oberflächenrauigkeiten sind möglich. So lassen sich glänzende oder matte Oberflächen erzeugen und die Rutschsicherheit kann eingestellt werden.
Ausführungsbeispiel 2 (Kernbetonschicht wie Ausführungsbeispiel 1 mit aufgespachtelter Vorsatzschicht)
Gegenüber der Ausführung der Kernbetonschicht des Ausführungsbeispiels 1 muss die Oberfläche relativ glatt ausgeführt werden, so dass sich die Deckschicht aufspachteln lässt. Die Vorsatzschicht besteht aus einem UV-beständigen Polymerharz, ggf. mit Härter und einem feinkörnigen Sand (z. B. Quarzsand oder Schlackesand).
Als Polymerharze sind denkbar z. B. Polyurethane, Harnstoffharze, aliphatische Epoxide oder auch Polymeremulsionen. Für das Labormuster wurde ein spezielles Harnstoffharz verwendet (Asparagin-Technologie) und mit einem Spachtel aufgetragen:

5,8 g Desmophen NH 1520 (Covestro)
3,58 g Desmodur N 3900 (Covestro)
9,38 g Strahlsand 0,2 bis 0,5 mm (Güde)
0,4 g schwarzes Pigment Bayferrox (Bayer)

Durch die Sandkörnung und das Spachtelverfahren entstehen raue Oberflächen mit hoher Rutschsicherheit.
Ausführungsbeispiel 3
(zementgebundene Kernbetonschicht mit aufgespachtelter Vorsatzschicht wie in Ausführungsbeispiel 2)
Die Kernbetonschicht wurde durch intensives Mischen der Ausgangsstoffe (75,25 % Sand, 14,7 % gemahlenen Asphalt, 4,8 % Harz [alkalibeständig und diffusionsoffen] und 2,4 % Härter) und gießen in eine Form gefertigt. Nach einer Verweildauer wird entformt und es kann die Vorsatzschicht durch Spachteln der gut gemischten Ausgangsstoffe, nämlich 68,3 % Feinsand, 5,1 % Graphit, 17,7 % Harz (alkalibeständig, diffusionsoffen) und 8,9 % Härter, aufgetragen werden.
Die Prallfestigkeit (Kugelfallversuch) war bei Ausführungsbeispiel 1 und 2 am größten. Bei einer Fallhöhe von 3 m (Kugelmasse 7,25 kg) sind die Werksteinplatten nicht zerbrochen. Die entsprechende Werksteinplatte gemäß Ausführungsbeispiel 3 war nach einer Fallhöhe von 2 m noch intakt (abgesehen von einer Delle). Das gleiche Verhalten zeigte die Naturasphaltplatte nach dem Stand der Technik, die als Ausgangspunkt der Entwicklung für die erfindungsgemäßen Werksteinplatten diente.

Claims

Werksteinplatte als Bodenbelag bestehend aus einer Kernbetonschicht und einer Vorsatzschicht, wobei die Kernbetonschicht aus - 60 bis 95 % Quarzsand oder Kies mit einer Körnung größer 0,05 mm bis 5 mm, - 0 bis 30 % Asphaltabraum, gemahlenem Asphalt, Bitumensand/-splitt, Naturasphaltpulver mit einer Körnung kleiner 5 mm, - 2 bis 10 % niedermolekularen Epoxidharzen auf Basis Bisphenol A und/oder Bisphenol F, - 0,5 bis 5 % flüssigem, lösemittelfreiem, modifiziertem Polyaminaddukthärter für EP-Harze, - 0 bis 1 % Fließmitteln und die Vorsatzschicht aus - 5 bis 85 % Quarzsand oder Kies mit einer Körnung größer 0,05 mm bis 2 mm, - 1 bis 10 % Blähgraphit, - 10 bis 30 % niedermolekularen Epoxidharzen auf Basis Bisphenol A und/oder Bisphenol F, wobei die Viskosität kleiner 50000 mPas beträgt und das Epoxidäquivalent nicht über 400 g/Äq liegt, - 3 bis 15 % flüssigem, lösemittelfreiem, modifiziertem Polyaminaddukthärter für EP-Harze, wobei das NH-Äquivalentgewicht nicht über 200 g/Äq. liegt, - 0 bis 2 % Trennmitteln, - 0 bis 2 % Entschäumern, - 0 bis 2 % Netzmitteln, - 0 bis 2 % Pigmenten besteht.
Werksteinplatte als Bodenbelag bestehend aus einer Kernbetonschicht und einer Vorsatzschicht, wobei die Kernbetonschicht aus - 60 bis 95 % Quarzsand oder Kies mit einer Körnung größer 0,05 mm bis 5 mm, - 0 bis 30 % Asphaltabraum, gemahlenem Asphalt, Bitumensand/-splitt, Naturasphaltpulver mit einer Körnung kleiner 5 mm, - 2 bis 10 % niedermolekularen Epoxidharzen auf Basis Bisphenol A und/oder Bisphenol F, - 0,5 bis 5 % flüssigem, lösemittelfreiem, modifiziertem Polyaminaddukthärter für EP-Harze, - 0 bis 1 % Fließmitteln und die Vorsatzschicht aus - 20 bis 60 % Harz ggf. mit Härter, - 40 bis 80 % Quarzsand oder Schlackesand oder Kiessand mit einer Körnung größer 0,05 bis 1 mm, - 0 bis 5 % Pigmenten, - 0 bis 5 % Netzmitteln, - 0 bis 5 % Verlaufsmitteln besteht.
Werksteinplatte als Bodenbelag bestehend aus einer Kernbetonschicht und einer Vorsatzschicht, wobei die Kernbetonschicht aus - größer 0 bis 70 % Bindebaustoff, - größer 0 bis 80 % Sand mit einer Körnung größer 0 bis 3 mm, - größer 0 bis 50 % bitumen-/asphalthaltige Rohstoffe wie Naturasphalt, gemahlener Asphalt, Bitumensand/-splitt und/oder Asphaltabraum mit einer Körnung größer 0 bis 1 mm, - größer 0 bis 40 % bitumen-/asphalthaltige Rohstoffe wie Naturasphalt, gemahlener Asphalt, Bitumensand/-splitt und/oder Asphaltabraum mit einer Körnung größer 1 mm bis 3 mm, - größer 0 bis 80 % bitumen-/asphalthaltige Rohstoffe wie Naturasphalt, gemahlener Asphalt, Bitumensand/-splitt und/oder Asphaltabraum mit einer Körnung 4 mm bis 16 mm, - 0 bis 10 % Polyacrylnitril-Fasern (PAN-Fasern), - 0 bis 10 % Kohlenstoff-Langfasern (C-Langfasern) und - 0 bis 10 % Edelstahlfasern und die Vorsatzschicht aus - größer 0 bis 85 % Feinsand und/oder schwarzer Strahlsand (aus Schmelzkammerschlacke, Korund und/oder Quarzsand), - größer 0 bis 28 % Graphit, - größer 0 bis 40 % Harz, - größer 0 bis 20 % Härter besteht.
Werksteinplatte als Bodenbelag nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Bindebaustoff ein alkalibeständiges und diffusionsoffenes Harz ist.
Werksteinplatte als Bodenbelag nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Bindebaustoff aus - 0 bis 50 % Hochleistungsbindemitteln auf Basis von Portlandzementen und Feinstbindemitteln, - einem Fliesenkleber mit einem Wasserzementwert kleiner/gleich 0,7 besteht.
Werksteinplatte als Bodenbelag nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass dem Hochleistungsbindemittel weitere Zusatzstoffe in Form eines - Stabilisierers bis 5 %, - Superverflüssigers bis 5 % und - schwarzen Eisenoxids bis 7% beigemischt ist.
Werksteinplatte als Bodenbelag nach Anspruch 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Harz ein alkalibeständiges und diffusionsoffenes Harz ist.
Werksteinplatte als Bodenbelag nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsatzschicht eine auf den Kernbeton aufgespachtelte Vorsatzschicht ist.
Werksteinplatte als Bodenbelag nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsatzschicht elektrische Leiter aufweist.
Werksteinplatte als Bodenbelag nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsatzschicht wenigstens eine Nut aufweist, in der wenigstens ein elektrischer Leiter als Draht, Litze oder Band angeordnet ist.
Bodenbelag bestehend aus Werksteinplatten nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Leiter benachbarter Werksteinplatten elektrisch leitend miteinander verbunden sind.
Bodenbelag nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Leiter Bestandteile eines elektrischen Stromkreises in Verbindung mit einer Kleinspannungsquelle sind.
Bodenbelag nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsatzschicht eine Schichtdicke von 1 bis 4 mm und die Kernbetonschicht eine Schichtdicke von 10 bis 50 mm aufweist.