DE202022104639U1

DE202022104639U1 - Beton

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Publication number: DE202022104639U1
Application number: DE202022104639.5U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2022-08-16
Filing date: 2022-08-16
Publication date: 2022-09-16
Anticipated expiration: 2032-08-17

Abstract

Beton, insbesondere Transportbeton und/oder Aufbeton zum nachträglichen Aufbringen auf eine bestehende und/oder feste Betonschicht, aufweisend Flüssigkeit, wenigstens ein Bindemittel sowie wenigstens einen Zuschlagstoff, gekennzeichnet durch einen Kunststoff als ersten Betonzusatzstoff und Fasern als zweiten Betonzusatzstoff.

Description

Die Erfindung betrifft einen Beton, insbesondere Transportbeton und/oder Aufbeton zum nachträglichen Aufbringen auf eine bestehende und/oder feste Betonschicht. Ferner betrifft die Erfindung ein Verbundsystem, insbesondere für einen Gebäudeboden. Schließlich ist auch ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Betons sowie die Verwendung eines solchen Betons offenbart.
Gemäß dem Gesetz zur Ordnung des Wasserhaushalts (Wasserhaushaltsgesetz - WHG) müssen Anlagen zum Lagern, Abfüllen und Umfüllen sowie zum Herstellen, Behandeln und Verwenden wassergefährdender Stoffe so beschaffen sein, dass durch deren Betrieb keine Gefährdung für Gewässer entsteht.
Wassergefährdende Stoffe werden über ihre physikalischen, chemischen sowie human- und ökotoxikologischen Eigenschaften definiert und führen zu nachteiligen Veränderungen der Wasserbeschaffenheit. Zu ihnen zählt der überwiegende Teil der Stoffe, mit denen in Industrie und Gewerbe, aber auch im privaten Bereich umgegangen wird, also beispielsweise Öle, Kraftstoffe, Lösemittel, Säuren, Laugen oder Salze.
Beim Umgang mit beispielsweise flüssigen oder pastösen wassergefährdenden Stoffen müssen Betonbauten ohne Oberflächenabdichtung eine ausreichende Dichtheit aufweisen. Die DAfStb(Deutscher Ausschuss für Stahlbeton)-Richtlinie „Betonbau beim Umgang mit wassergefährdenden Stoffen“ regelt für Betonbauten die baulichen Voraussetzungen, damit gemäß § 62 WHG eine Verunreinigung der Gewässer verhindert werden kann (vgl. hierzu DIN EN 206-1/DIN 1045-2). Gemäß der benannten Richtlinie müssen Betonbauten gegenüber möglichen Einwirkungen für bestimmte Zeiträume, im Regelfall 72 Stunden, dicht bleiben. Ein Betonbauteil gilt als dicht, wenn es die jeweilige Flüssigkeit während der Beaufschlagungsdauer unter Berücksichtigung eines Sicherheitsabstandes nicht durchdringt.
Herkömmliche Betonwerkstoffe gewährleisten häufig keine ausreichende Dichtheit beziehungsweise müssen diese zu hohen Kosten in speziellen Betonwerken hergestellt werden. Dies führt insbesondere bei der Umnutzung beziehungsweise Sanierung von Bestandsobjekten oder Bestandsböden zu einem hohen Kosten- und Materialaufwand. So kann es erforderlich sein, je nach neuen Nutzungskonzepten bestehende Betonkonstruktionen vollständig zu ersetzen oder kostenaufwändig zu Sanieren.
Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Beton und ein Verbundsystem anzugeben, welcher beziehungsweise welches kostengünstig herstellbar ist und gleichzeitig eine verbesserte Dichtheit aufweist. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Betons mit verbesserter Dichtheit sowie eine Verwendung eines solchen Betons anzugeben.
Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.
Ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft einen Beton, insbesondere einen Transportbeton und/oder einen Aufbeton zum nachträglichen Aufbringen auf eine bestehende und/oder feste Betonschicht. Ein solcher Beton eignet sich also bevorzugt für die Sanierung eines Gebäudes und dessen Bestandsböden.
Erfindungsgemäß weist der Beton Flüssigkeit, wenigstens ein Bindemittel sowie wenigstens einen Zuschlagstoff auf. Ferner weist der Beton einen Kunststoff als ersten Betonzusatzstoff und Fasern als zweiten Betonzusatzstoff auf. Diese Kombination von Bestandteilen gewähreistet eine hohe Dichtheit des Betons innerhalb kurzer Aushärtezeit und über eine lange Zeitspanne. Zudem kann ein Beton mit einer solchen Zusammensetzung durch praktisch beliebige Transportbetonwerke hergestellt und beispielsweise durch Fahrmischer für Transportbeton angeliefert werden. Aufgrund der vorteilhaften Kombination der Bestandteile kann die genaue Zusammensetzung an regionale Rohstoffvorkommen angepasst werden. Insgesamt kann auf diese Weis eine Anlieferung aus speziellen beziehungsweise industriellen Betonwerken in kostenintensiven Gebinden vermieden werden.
Ein solcher Beton kann in besonders bevorzugter Weise als Abdichtungssystem eingesetzt werden, insbesondere als Abdichtungssystem im Sinne des Wasserhaushaltsgesetztes. Ebenso kann ein solcher Beton als ein Bestandteil eines Abdichtungssystems eingesetzt werden, insbesondere innerhalb eines nachstehend beschriebenen Verbundsystems.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann der Kunststoff, insbesondere bei der Herstellung des Betons, im flüssigen Aggregatzustand vorliegen. Zusätzlich oder alternativ kann der Kunststoff als Wirkstoff Acrylharz, insbesondere als Wirkstoff eine Acrylbasis, aufweisen. Der Kunststoff als erster Betonzusatzstoff bildet bevorzugt eine Matrix für die Fasern als zweiten Betonzusatzstoff. Ferner kann der flüssige Kunststoff bei der Betonherstellung auf einfache Weise in Flüssigkeit, in dem wenigstens einen Bindemittel sowie in dem wenigstens einen Zuschlagstoff dispergiert werden.
Es kann also mithilfe des flüssigen Kunststoffs ein heterogenes Betongemisch hergestellt werden, in dem der Kunststoff als sogenannte disperse Phase im Dispersionsmedium, bestehend aus Flüssigkeit, wenigstens einem Bindemittel sowie wenigstens einem Zuschlagstoff, fein verteilt ist. Durch die Kunststoffmodifizierung werden eine geringere Rissneigung, bessere Verbundeigenschaften und ein geringeres E-Modul erreicht sowie die Verarbeitungszeit erhöht.
Ferner kann der Kunststoff besonders bevorzugt eine Dichte von 1,03 ± 0,02 g/cm³ aufweisen. Ergänzend oder alternativ kann der Kunststoff einen Anteil von 2-15 %, bevorzugt 5-10%, bezogen auf den Zementgehalt im wenigstens einen Bindemittel aufweisen. Die Dichte des Kunststoffs kann in Kombination mit dem jeweiligen Anteil vorteilhaft von dem wenigstens einen Bindemittel gebunden werden und gleichzeitig eine verbesserte Dichtheit des Betons gewährleisten.
Außerdem können die Fasern beziehungsweise der zweite Betonzusatzstoff als Glasfasern und/oder als Kunststofffasern ausgebildet sein. Ähnlich einem Faserbeton werden dem Beton bei der Herstellung Fasern zugegeben, um die Erhärtungseigenschaften aber auch dessen Materialeigenschaften hinsichtlich Zug-, Druck- und/oder Scherfestigkeit, aber auch dessen Bruch- und/oder Rissverhalten zu verbessern. Somit kann ein solcher Beton auch nennenswerte Zugkräfte aufnehmen. Folglich kann insbesondere beim Einsatz als Gebäudeboden auf eine Bewährung verzichtet werden, da deren Funktion von den Fasern übernommen wird. Ferner kann durch die Glas- beziehungsweise Kunststofffasern sowohl die Mikrorissbildung im jungen Beton als auch die Rissbildung durch zentrischen Zwang aufgenommen werden.
Gemäß einer weiter bevorzugten Ausgestaltung können die Fasern, insbesondere die als Glasfasern ausgebildeten Fasern, einen Schmelzpunkt bei 830°C aufweisen. Zudem ist es möglich, dass die Fasern eine Dichte von 2,7 g/cm³ aufweisen. Außerdem können die Fasern einen Filamentdurchmesser von größer 13 µm aufweisen. Weiterhin kann es vorgesehen sein, dass die Fasern als geschnittenes Glasfilament vorliegen, vorzugsweise in einer Schnittlänge zwischen 13 mm oder 25 mm. Ferner ist es möglich, dass die Zugfestigkeit der Fasern 1,4 GN/m² oder mehr beträgt. Derartige Fasern beziehungsweise Fasern mit einer oder mehreren der genannten Eigenschaften eignen sich in vorteilhafter Weise zur Steigerung der mechanischen Eigenschaften des Betons, wie Zug-, Druck- und/oder Scherfestigkeit, aber auch zur Steigerung des gewünschten Bruch- und/oder Rissverhalten.
Außerdem können die Fasern, insbesondere die als Kunststofffasern ausgebildeten Fasern, als Polymerart einen modifizierten PP(Polypropylen)-Kunststoff aufweisen. Ferner können die Fasern eine Dichte von 800 kg/m³ bis 1000 kg/m³, besonders bevorzugt von 910 kg/m³ aufweisen. Des Weiteren ist es möglich, dass die Fasern, insbesondere in Längsrichtung, eine endgequetschte (embossed) Faserform mit einer unregelmäßigen Form aufweisen. Die Fasern können einen äquivalenten Durchmesser von 0,50 mm bis 0,90 mm, insbesondere von 0,70 mm, und/oder eine Länge von 20 mm bis 40 mm, insbesondere 30 mm, aufweisen. Gemäß einer weiter bevorzugten Ausgestaltung können die Fasern eine Zugfestigkeit von 400 MPa bis 600 MPa, insbesondere von 500 MPa, aufweisen. Eben solche Fasern beziehungsweise Fasern mit einer oder mehreren der genannten Eigenschaften eignen sich hervorragend zur Steigerung der mechanischen Eigenschaften des Betons, wie Zug-, Druck- und/oder Scherfestigkeit, aber auch zur Steigerung des gewünschten Bruch- und/oder Rissverhalten.
Zudem können Fasern mit einem Anteil von 7 kg/m³ bis 9 kg/m³, bevorzugt von 7,5 kg/m³ bis 8,5 kg/m³, weiter bevorzugt von 8 kg/m³, eingemischt sein. Dieser Anteil ist besonders vorteilhaft für die Sanierung eines Gebäudebodens, der besonders hohe Anforderungen an die Dichtheit erfüllen soll.
Auch kann vorgesehen sein, dass die Kunststofffasern als Makrofasern ausgebildet sind. Insbesondere die Verwendung von Makrofasern verbessert das Bruch- und Rissverhalten des Betons, sodass deutlich weniger Spannungsrisse zu verzeichnen sind und die Eignung zur Verwendung als Gebäudeboden gemäß WHG gegeben ist.
In Ergänzung oder als Alternative können die Kunststofffasern eine Länge zwischen 20 mm und 60 mm, bevorzugt zwischen 30 mm und 50 mm, aufweisen. Bei Verwendung derartiger Faserlängen kommen zerkleinerte Kunststoffe aus der Abfallwirtschaft beziehungsweise von Wertstoffhöfen oder Entsorgungsinseln in Betracht.
Ergänzend oder alternativ können die Kunststofffasern als gerade Fasern, als Hakenfasern, als gewellte Fasern, als endgequetschte Faser, und/oder als endgestauchte Fasern ausgebildet sein. Je stärker die Fasern strukturiert sind, desto mehr können sich diese untereinander und miteinander verhaken beziehungsweis formschlüssig verbinden und somit die Zug-, Druck- und/oder Scherfestigkeit, aber auch das Bruch- und/oder Rissverhalten des Betons verbessern.
Ferner kann die Flüssigkeit Wasser, insbesondere Frischwasser, sein und/oder aufweisen. Das Wasser, auch Zugabewasser genannt, leitet den chemischen Abbindevorgang ein, wodurch der Beton zu erhärten beginnt.
Des Weiteren kann die Flüssigkeit mit einem Anteil von 150 Liter pro Kubikmeter bis 180 Liter pro Kubikmeter, bevorzugt 165 Liter pro Kubikmeter, eingemischt sein. Die genannte Menge der Flüssigkeit ist insbesondere geeignet zum Vermischen des Betons, garantiert aber auch ein vorteilhaftes Abbinden und gewährleistet genügend Zeit, um den Beton beispielsweise von einem regionalen Transportbetonwerk zu der jeweiligen Baustelle mittels eines Fahrmischers zu transportieren.
Gemäß einer weiter bevorzugten Ausgestaltung kann das wenigstens eine Bindemittel Zement und/oder Portlandzement aufweisen. Bei dem Zement und/oder bei dem Portlandzement kann es sich um CEM I 52,5 N oder CEM I 52,5 R handeln. Ergänzend oder zusätzlich kann das wenigstens eine Bindemittel eine Druckfestigkeit ≥ 20,0 N/mm² nach 2 Tagen und/oder eine Druckfestigkeit ≥ 52,5 N/mm² nach 28 Tagen annehmen beziehungsweise sicherstellen. Somit kommen beispielsweise ausgewählte Zementsorten zum Einsatz, die die geforderten Eigenschaften erfüllen, um Zug-, Druck- und/oder Scherfestigkeit, aber auch das Bruch- und/oder Rissverhalten des Betons so zu realisieren, dass der Beton die Dichteanforderungen beziehungsweise die Anforderungen des WHG insgesamt sicherstellt.
Gemäß einer noch weiter bevorzugten Ausgestaltung kann das wenigstens eine Bindemittel mit einem Anteil von 330 - 360 kg/m³ eingemischt sein. Insbesondere kann also der Zement mit einem Anteil von 330 - 360 kg/m³ eingemischt sein. Diese Menge realisiert ein sicheres Abbinden und garantiert die Einstellung der gewünschten mechanischen Eigenschaften, wie Zug-, Druck- und/oder Scherfestigkeit, aber auch das gewünschte Bruch- und/oder Rissverhalten.
Gemäß einer noch weiter bevorzugten Ausgestaltung kann der Beton Flugasche als dritten Betonzusatzstoff aufweisen. Dabei kann die Flugasche mit einem Anteil von 80 kg/m³ bis 120 kg/m³, bevorzugt von 100 kg/m³, eingemischt sein. Eine mögliche Schwachstelle im Gefüge des hydratisierten Betons stellt die Verbundzone zwischen Zement beziehungsweise Zementstein einerseits und Gesteinskörnung beziehungsweise Gesteinskörner andererseits dar. Eine solche Schwachstelle kann mithilfe von Flugasche zuverlässig und mit nur geringem Aufwand beseitigt werden. Außerdem kann durch die Flugasche der Zementhaushalt reduziert werden, die Hydratationswärme herabgesetzt werden und/oder durch die latent hydraulischen Eigenschaften ein Festigkeitszuwachs über ein Betonalter von 91 Tagen hinaus erzielt werden.
In noch weiter bevorzugter Weise kann vorgesehen sein, dass der wenigstens eine Zuschlagstoff Gesteinskörner aufweist. Zudem können erste Gesteinskörner als Zuschlagstoff eine Körnung und/oder eine Korngröße zwischen 0 mm und 2 mm aufweisen. Gesteinskörner in der genannten Größenordnung finden sich beispielsweise in sogenanntem Brechsand, auch Quetschsand. Dieser hat üblicherweise eine feine Gesteinskörnung mit Korngrößen zwischen 0 mm bis 2 mm.
Ergänzend oder alternativ können erste Gesteinskörner als Zuschlagstoff mit der Körnung und/oder mit der Korngröße zwischen 0 mm und 2 mm 40% bis 60%, bevorzugt etwa 50%, der erforderlichen Sand- und/oder Gesteinskörnungsmenge bilden. Somit lässt sich eine feine und glatte Oberfläche für einen Gebäudeboden realisieren.
Zusätzlich oder alternativ können erste Gesteinskörner als Zuschlagstoff als Sand ausgebildet sein. Hierbei kann es sich um sogenannten Brechsand, auch Quetschsand, handeln. Dieser liegt üblicherweise als feine Gesteinskörnung vor, mit Korngrößen von 0 mm bis 2 mm.
Des Weiteren können zweite Gesteinskörner als Zuschlagstoff eine Körnung oder eine Korngröße zwischen 2 mm und 8 mm aufweisen. Hierbei kann es sich um sogenannten Edelsplitt mit Korngrößen von 2 mm bis 8 mm handeln. Als Edelsplitt werden für gewöhnlich doppelt beziehungsweise zweifach gebrochene Gesteinskörnungen mit nahezu kubischer Form bezeichnet. Diese Selektion stellt ein besonders hartes Gesteinskorn zur Verfügung, welches möglichst vollflächig gebrochen sein soll. Edelsplitt wird in der Regel als obere Verschleißschicht verwendet. Als Ausgangsmaterial können Kiese und Hartgesteine, wie Granit, Basalt und/oder Quarze dienen.
Ergänzend oder alternativ können zweite Gesteinskörner als Zuschlagstoff mit der Körnung und/oder mit der Korngröße zwischen 2 mm und 8 mm 40% bis 60%, bevorzugt etwa 50%, der erforderlichen Sand- und/oder Gesteinskörnungsmenge bilden. Dadurch kann eine verschleißfeste Oberfläche für einen Gebäudeboden zur Verfügung gestellt werden.
In noch weiter bevorzugter Weise können zweite Gesteinskörner als Zuschlagstoff als Splitt ausgebildet sein. Ein solcher Zuschlagstoff ist kostengünstig zu beschaffen und gewährleistet eine hohe Verschleißbeständigkeit des Betons.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass der Beton Fließmittel als wenigstens ein Betonzusatzmittel aufweist. Des Weiteren kann das Fließmittel einen Anteil von 0,7 - 0,9 % bezogen auf den Zementgehalt in dem wenigstens einen Bindemittel aufweisen. Fließmittel, auch Betonverflüssiger genannt, werden Betonzusatzmittel bezeichnet, welche die Konsistenz von Frischbeton verändern. Auf diese Weise kann der Beton fließfähiger gemacht werden. Zweck des Fließmittels ist es entweder die Verarbeitbarkeit zu verbessern oder die Wassermenge zu verringern und somit die Festigkeit bei gleichbleibender Verarbeitbarkeit zu verbessern. Als Fließmittel kann ein Bodenestrich zum Einsatz kommen. Hierbei kann der Bodenestrich Eigenschaften aufweisen, die der Oberflächenvorbereitung betreffend die Verlegung von Fliesen, Teppich und/oder Linoleum dienen. Auch kann der Bodenestrich als Eigenschaft eine sogenannte Selbstnivellierung aufweisen. Ferner kann der Bodenestrich zur Reparatur von Zementbodenbelägen und Betonsubstraten geeignet sein.
Des Weiteren kann das wenigstens eine Bindemittel Zement und/oder Portlandzement aufweisen sowie der Kunststoff, insbesondere bei der Herstellung des Betons, im flüssigen Aggregatzustand vorliegen und/oder als Wirkstoff Acrylharz, insbesondere als Wirkstoff eine Acrylbasis, aufweisen. Diese Kombination aus dem wenigstens einen Bindemittel und dem Kunststoff weist einen dualen Wirkmechanismus aus Zementhydratation und cross-link des Acrylharzes auf. Der gewählte Zement kann als Festigkeitsklasse 52,5 bieten und so ausgesteuert sein, dass die ersten Stunden der Verarbeitung, also insbesondere nach dem Gießen des Betons, ruhig ausgestaltet werden.
Zusammenfassend kann festgehalten werden, dass durch spezielle Zusatzmittel, Zemente und Zusatzstoffe vorteilhafte Eigenschaften des Betonprodukts erreicht werden können. Somit kann der Beton für Bauteile nach dem Wasserhaushaltsgesetz mit FDE Prüfung einsetzbar sein. Durch Glasfasern ist/sind ein Nachrissverhalten, das für die Gebrauchstauglichkeit geeignet ist, sowie hohe Anfangsfestigkeiten und/oder hohe Endfestigkeit erreichbar. Auch sind mit dem Beton eine hohe Biegezugfestigkeit und/oder ein reduziertes E-Modul erzielbar.
Ein zweiter unabhängiger Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft die Verwendung des Betons nach dem voranstehend beschriebenen ersten Aspekt.
So betrifft die Erfindung auch eine Verwendung des Betons nach dem voranstehend beschriebenen ersten Aspekt zum mittelbaren oder unmittelbaren Aufbringen auf einen Bestandsboden beziehungsweise auf eine bestehende und/oder feste Betonschicht. Dabei kann die bestehende und/oder feste Betonschicht eine erste Betonschicht und der Beton eine zweite Betonschicht bilden.
Der Beton kann beim mittelbaren Aufbringen, insbesondere schwimmend, auf eine Trennlage aufgebracht sein beziehungsweise auf diese gegossen sein. Als Trennlage kann eine Folie mit einer Dicke von beispielsweise 170 µm bis 230 µm, bevorzugt 200 µm, verwendet werden. Diese kann Kunststoff aufweisen und/oder aus Kunststoff bestehen und die Dichtheit des Gesamtaufbaus aus Beton und Trennlage weiter verbessern.
Die Folie kann einlagig oder mehrlagig, bevorzugt zweilagig, ausgebildet sein und/oder auf einer bestehenden und/oder festen Betonschicht aufgebracht sein.
Bei Verwendung einer Folie kann der Beton im Vergleich zur Verwendung ohne Folie in einer geringeren oder größeren Schichtstärke aufgetragen werden. Der Beton kann in einer Schichtstärke von 2,5 cm - 25 cm auf eine bestehende und/oder feste Betonschicht oder auf einer Trennlage aufgebracht sein.
Ein dritter unabhängiger Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verbundsystem mit einem Beton nach dem voranstehend beschriebenen ersten Aspekt.
So betrifft die Erfindung auch ein Verbundsystem, insbesondere für einen Gebäudeboden, mit einer ersten Betonschicht und einer darauf aufgebrachten zweiten Betonschicht, wobei die zweite Betonschicht mit einem Beton nach dem ersten Aspekt ausgebildet ist und/oder erzeugt wird. Dabei kann die erste Betonschicht bevorzugt als eine bestehende und/oder feste Betonschicht ausgebildet sein.
Ein solches Verbundsystem kann in besonders bevorzugter Weise als Abdichtungssystem ausgebildet sein, insbesondere als Abdichtungssystem im Sinne des Wasserhaushaltsgesetztes.
Ferner kann zwischen der ersten Betonschicht und der zweiten Betonschicht eine Haftbrücke angeordnet beziehungsweise ausgebildet sein. Die Haftbrücke kann zur Verbesserung des Verbundes zwischen Instandsetzungsbeton beziehungsweise zweiter Betonschicht und dem jeweiligen Untergrund beziehungsweise der erster Betonschicht dienen. In diesem Zusammenhang sind mehrere Varianten einsetzbar, beispielsweise rein zementgebundene Haftbrücken mit einer Körnung von 0-2 mm oder zementgebundene und polymermodifizierte Haftbrücken. Ferner kann neben der Verbundverbesserung eine Haftbrücke zum Beispiel auf vorgenässtem Beton auch als zusätzliche Feuchtigkeitsbarriere dienen. Außerdem kann die Haftbrücke auch von einer Folie und/oder durch eine Trennschicht oder Trennlage gebildet werden.
Der Beton beziehungsweise die aufgebrachte zweite Betonschicht des Verbundsystems kann, insbesondere schwimmend, auf eine Trennlage aufgebracht sein beziehungsweise auf diese gegossen sein. Als Trennlage kann eine Folie mit einer Dicke von 170 bis 230 µm, bevorzugt 200 µm, verwendet werden. Diese kann Kunststoff aufweisen und die Dichtheit des Gesamtaufbaus aus Beton und Trennlage weiter verbessern.
Die Folie kann einlagig oder mehrlagig, bevorzugt zweilagig, ausgebildet sein und/oder auf einer bestehenden und/oder festen Betonschicht aufgebracht sein.
Bei Verwendung einer Folie kann der Beton im Vergleich zur Verwendung ohne Folie in einer geringeren oder größeren Schichtstärke aufgetragen werden. Der Beton kann in einer Schichtstärke von 2,5 cm - 25 cm auf eine bestehende und/oder feste Betonschicht oder auf einer Trennlage aufgebracht sein.
Ein vierter unabhängiger Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Betons, beispielsweise eines Betons nach dem ersten unabhängigen Aspekt.
So betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zur Herstellung eines Betons mit folgenden Schritten:
Ein erster Schritt weist ein Mischen von Trockenkomponenten, insbesondere von wenigstens einem Bindemittel und wenigstens einem Zuschlagstoff in einer Mischvorrichtung für mindestens 0,5 min, bevorzugt 1 min, auf. Die Temperatur der Mischung beträgt 25°C oder weniger, bevorzugt 20°C oder weniger.
Ein anschließender Schritt weist die Zugabe von Flüssigkeit und ein Mischen auf.
Ein darauffolgender Schritt weist die Zugabe von Fasern und ein Mischen über einen Zeitraum von mindestens 3 min, bevorzugt 5 min, auf.
Ein anschließender Schritt weist die Zugabe von Kunststoff und ein Mischen über einen Zeitraum von mindestens 1 min, bevorzugt von 1,5 min, auf.
Hieraufhin schließt sich ein Schritt des Entnehmens des Frischbetons aus der Mischvorrichtung an, wobei der Frischbeton eine Temperatur von 25°C oder weniger aufweist.
Betreffend das wenigstens eine Bindemittel, den wenigstens einen Zuschlagstoff, die Flüssigkeit, die Fasern und/oder den Kunststoff wird auf die Ausführungen zum ersten Aspekt verwiesen.
Die voranstehend beschriebenen bevorzugten Ausgestaltungen und Vorteile bezüglich des Betons gelten in gleicher Weise auch für die Verwendung, für das Verbundsystem sowie das Verfahren zur Herstellung eines Betons.
Nachstehend wird die Erfindung anhand zweier Ausführungsbeispiele in Verbindung mit zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen jeweils schematisch:

1 eine Schnittansicht auf ein Verbundsystem nach einem ersten Ausführungsbeispiel; und
2 eine Schnittansicht auf ein Verbundsystem nach einem zweiten Ausführungsbeispiel.

In der nachfolgenden Beschreibung werden gleiche Bezugszeichen für gleiche Gegenstände verwendet. 1 zeigt eine Schnittansicht auf ein Verbundsystem nach einem ersten Ausführungsbeispiel und 2 eine Schnittansicht auf ein Verbundsystem nach einem zweiten Ausführungsbeispiel.
Gemäß 1 weist ein Verbundsystem für einen Gebäudeboden eine erste Betonschicht 1 und eine darauf aufgebrachte zweiten Betonschicht 2 auf, die mit einem weiter unten erläuterten Beton erzeugt wird. Dabei ist die erste Betonschicht 1 als eine bestehende und/oder feste Betonschicht ausgebildet.
Gemäß 2 ist zwischen der ersten und zweiten Betonschicht 1, 2 eine Trennlage 3 angeordnet, die beispielsweise als Folie ausgebildet sein kann.
Der Beton 2 beziehungsweise die zweite Betonschicht 2 ist beim mittelbaren Aufbringen schwimmend auf die Trennlage 3 aufgebracht beziehungsweise wird auf diese gegossen.
Als Trennlage 3 wird bevorzugt eine Folie mit einer Dicke von 170 µm bis 230 µm, bevorzugt 200 µm, verwendet. Diese weist Kunststoff auf oder besteht aus Kunststoff und verbessert die Dichtheit des Verbundsystems weiter. Ferner ist die Folie bevorzugt zweilagig ausgebildet, kann aber auch einlagig oder mehrlagig sein.
Alternativ zur Trennlage 3 kann auch eine Haftbrücke 3 der Verbesserung des Verbundes zwischen Instandsetzungsbeton beziehungsweise zweiter Betonschicht 2 einerseits und Untergrund beziehungsweise erster Betonschicht 1 andererseits dienen. Dabei sind mehrere Varianten einsetzbar, beispielsweise rein zementgebundene Haftbrücken mit einer Körnung von 0-2 mm oder zementgebundene und polymermodifizierte Haftbrücken.
Während in 1 der Beton beziehungsweise die von diesem gebildete Betonschicht 2 zum mittelbaren Aufbringen auf eine als Bestandsboden ausgebildete beziehungsweise auf eine bestehende und/oder feste Betonschicht 1 eingesetzt wird, kann gemäß 2 der Beton zum unmittelbaren Aufbringen auf eine bestehende und/oder feste Betonschicht 1 beziehungsweise auf eine als Bestandsboden ausgebildete Betonschicht 1 verwendet werden.
Bei Vergleich der 1 und 2 kann abgesehen von der Trennlage 3 noch ein weiterer Unterschied der jeweiligen Ausführungsbeispiele vorhanden sein.
So ist es möglich, bei Verwendung der Trennlage 3, die insbesondere als Folie ausgebildet sein kann, den Beton beziehungsweise die zweite Betonschicht 2 (vgl. 1) im Vergleich zur Verwendung ohne Trennlage 3 (vgl. 2) in einer geringeren Schichtstärke beziehungsweise Schichtdicke aufzutragen. Grundsätzlich kann der Beton beziehungsweise die erste Betonschicht 1 in einer Schichtstärke von 2,5 cm - 25 cm auf die bestehende und/oder feste Betonschicht 2 oder auf die Trennlage 3 aufgebracht werden.
Gemäß den 1 und 2 weist die zweite Betonschicht 2 einen Beton, insbesondere einen Transportbeton und/oder einen Aufbeton zum nachträglichen Aufbringen auf eine bestehende, feste Betonschicht 1 auf. Ein solcher Beton zur Ausbildung der Betonschicht 2 eignet sich also für die Sanierung eines Gebäudes und dessen Bestandsböden.
Dabei weist der die Betonschicht 2 bildende Beton Flüssigkeit, Bindemittel sowie Zuschlagstoffe auf. Ferner weist der Beton einen Kunststoff als ersten Betonzusatzstoff und Fasern als zweiten Betonzusatzstoff auf. Diese Kombination realisiert eine hohe Dichtheit des Betons innerhalb kurzer Aushärtezeit und über eine lange Zeitspanne.
Bei der Herstellung des Betons für die Betonschicht 2 liegt der Kunststoff im flüssigen Aggregatzustand vor und weist als Wirkstoff Acrylharz beziehungsweise eine Acrylbasis auf. Der Kunststoff als erster Betonzusatzstoff bildet bevorzugt eine Matrix für die Fasern als zweiten Betonzusatzstoff. Durch die Kunststoffmodifizierung können eine geringere Rissneigung, bessere Verbundeigenschaften und/oder ein geringeres E-Modul erreicht sowie die Verarbeitungszeit erhöht werden.
Der Kunststoff kann eine Dichte von 1,03 ± 0,02 g/cm³ und einen Anteil von 2-15 %, bevorzugt 5-10%, bezogen auf den Zementgehalt im Bindemittel aufweisen.
Die Fasern können als Kunststofffasern ausgebildet sein. Ähnlich einem Faserbeton werden dem Beton der Betonschicht 2 bei der Herstellung Fasern zugegeben, um die Erhärtungseigenschaften aber auch dessen Materialeigenschaften hinsichtlich Zug-, Druck- und Scherfestigkeit, aber auch dessen Bruch- und Rissverhalten zu verbessern. Somit kann der Beton auch in der Lage sein, Zugkräfte zu übernehmen. Folglich kann durch die Kunststofffasern sowohl die Mikrorissbildung im jungen Beton als auch die Rissbildung durch zentrischen Zwang aufgenommen werden.
Die als Kunststofffasern ausgebildeten Fasern können als Polymerart einen modifizierten PP(Polypropylen)-Kunststoff aufweisen. Ferner können die Fasern eine Dichte von 910 kg/m³ und/oder in Längsrichtung eine endgequetschte (embossed) Faserform mit einer ansonsten unregelmäßigen Form aufweisen.
Ferner können die Fasern einen äquivalenten Durchmesser von beispielsweise 0,70 mm und eine Länge von 30 mm sowie eine Zugfestigkeit von 500 MPa aufweisen. Somit eignen sich die Fasern hervorragend zur Steigerung der mechanischen Eigenschaften des Betons für die jeweilige Betonschicht, wie Zug-, Druck- und/oder Scherfestigkeit, aber auch zur Steigerung des gewünschten Bruch- und/oder Rissverhaltens.
Des Weiteren können die Fasern mit einem Anteil von 7 kg/m³ bis 9 kg/m³, bevorzugt von 7,5 kg/m³ bis 8,5 kg/m³, bevorzugt von 8 kg/m³, eingemischt sein. Dieser Anteil ist besonders geeignet für die Sanierung eines Gebäudebodens, der gemäß dem WHG verbessert werden soll.
Die Flüssigkeit weist bevorzugt Wasser auf oder besteht aus Wasser, das den chemischen Abbindevorgang einleitet, wodurch der Beton zu erhärten beginnt. Hierbei ist das Wasser bevorzugt mit einem Anteil von 150 Liter pro Kubikmeter bis 180 Liter pro Kubikmeter, weiter bevorzugt 165 Liter pro Kubikmeter, eingemischt. Die genannte Menge der Flüssigkeit ist zum einen geeignet für das Vermischen des Betons, garantiert aber auch ein vorteilhaftes Abbinden und gewährleistet genügend Zeit, um den Beton von einem Transportbetonwerk zur Baustelle mittels Fahrmischer zu transportieren.
Des Weiteren weist das Bindemittel bevorzugt Portlandzement auf. Bei dem Portlandzement handelt es sich besonders bevorzugt um CEM I 52,5 N oder CEM I 52,5 R. Dieser ist beispielsweise mit einem Anteil von 330 - 360 kg/m³ eingemischt. Diese Menge realisiert ein sicheres Abbinden und stellt die Einstellung der gewünschten mechanischen Eigenschaften sicher, wie zum Beispiel Zug-, Druck- und/oder Scherfestigkeit, aber auch das gewünschte Bruch- und/oder Rissverhalten. Bei dem Zement kann auch ein sogenanntes Hochleistungszement eingesetzt werden.
Außerdem weist der die Betonschicht 2 bildende Beton in besonders vorteilhafter Weise Flugasche als dritten Betonzusatzstoff auf. Dieses ist bevorzugt mit einem Anteil von 80 kg/m³ bis 120 kg/m³, bevorzugt von 100 kg/m³, eingemischt.
Zudem weist der die Betonschicht 2 bildende Beton bevorzugt Zuschlagstoffe auf. Erste Gesteinskörner als Zuschlagstoff haben bevorzugt eine Körnung beziehungsweise eine Korngröße zwischen 0 mm und 2 mm. Gesteinskörner in der genannten Größenordnung finden sich beispielsweise im sogenannter Brechsand, auch Quetschsand. Die ersten Gesteinskörner bilden 40% bis 60%, bevorzugt 50%, der erforderlichen Sand- und Gesteinskörnungsmenge. Somit lässt sich eine feine und/oder glatte Oberfläche für einen Gebäudeboden realisieren.
Ferner hat der die Betonschicht 2 bildende Beton bevorzugt zweite Gesteinskörner als Zuschlagstoff. Diese haben bevorzugt eine Körnung und/oder beziehungsweise eine Korngröße zwischen 2 mm und 8 mm, wobei es sich um sogenannten Edelsplitt handeln kann. Hierbei bilden die zweiten Gesteinskörner weiter bevorzugt 40% bis 60%, insbesondere 50%, der erforderlichen Sand- und Gesteinskörnungsmenge. Dadurch kann eine verschleißfeste Oberfläche für einen Gebäudeboden zur Verfügung gestellt werden.
Ferner weist der die Betonschicht 2 bildende Beton bevorzugt Fließmittel als Betonzusatzmittel auf. Dieses kann insbesondere einen Anteil von 0,7 - 0,9 % bezogen auf den Zementgehalt in dem Bindemittel aufweisen. Fließmittel, auch Betonverflüssiger genannt, werden Betonzusatzmittel bezeichnet, die die Konsistenz von Frischbeton verändern. Somit kann der Beton der Betonschicht 2 fließfähiger gemacht werden. Zweck des Fließmittels ist es entweder die Verarbeitbarkeit zu verbessern oder die Wassermenge zu verringern und somit die Festigkeit bei gleichbleibender Verarbeitbarkeit zu verbessern. Als Fließmittel kann ein Bodenestrich zum Einsatz kommen. Dieser kann als Eigenschaft eine sogenannte Selbstnivellierung aufweisen und erleichtert somit die Erstellung eines Bodens.
Insbesondere das Bindemittel Portlandzement sowie der Kunststoff liegen bei der Herstellung des Betons für die Betonschicht 2 bevorzugt im flüssigen Aggregatzustand vor, wobei der Kunststoff als Wirkstoff Acrylharz, insbesondere als Wirkstoff eine Acrylbasis, aufweisen kann. Diese Kombination aus dem genannten Bindemittel und dem Kunststoff weist einen dualen Wirkmechanismus aus Zementhydratation und cross-link des Acrylharzes auf. Der gewählte Zement bietet als Festigkeitsklasse beispielsweise 52,5 und ist so ausgesteuert, dass die ersten Stunden der Verarbeitung, also insbesondere nach dem Gießen des Betons, ruhig ausgestaltet werden.
Nachfolgend wird ein Verfahren zur Herstellung des Betons 1 beschrieben.
Ein erster Schritt weist ein Mischen von Trockenkomponenten beziehungsweise von voranstehend genannten Bindemittel und Zuschlagstoffen in einer Mischvorrichtung für mindestens 0,5 min, bevorzugt 1 min, auf. Die Temperatur der Mischung beträgt dabei 25°C oder weniger, bevorzugt 20°C oder weniger.
Hieraufhin wird Flüssigkeit beziehungsweise Wasser, wie oben angegeben, zugegeben und gemischt.
Ein darauffolgender Schritt weist die Zugabe von genannten Fasern und ein Mischen über einen Zeitraum von mindestens 3 min, bevorzugt 5 min, auf.
Danach wird der oben dargestellte Kunststoff zugegeben und über einen Zeitraum von mindestens 1 min und bevorzugt von 1,5 min gemischt.
Hieraufhin schließt sich der Schritt des Entnehmens des Frischbetons aus der Mischvorrichtung an, wobei der Frischbeton eine Temperatur von 25°C oder weniger aufweisen kann.
Zusammenfassend kann festgehalten werden, dass oben beschriebener Beton für die Betonschicht 2 getestet und dabei festgestellt wurde, dass die Eindringtiefen nach 72-stündiger Beaufschlagung mit Dichlomethan und n-Hexan deutlich unterhalb der zulässigen Grenzwerte für einen Beton gemäß DafStb-Richtlinie „Betonbau beim Umgang mit wassergefährdenen Stoffen“ liegt.
Ferner sind mit dem oben vorgestellten Beton besonders vorteilhafte Eigenschaften erreichbar, nämlich eine Biegezugfestigkeit fct,fl von 6,60 N/mm², eine Betondruckfestigkeit fck, cube von 50,00 N/mm² und/oder Nachrissbiegzugfestigkeiten fct,L von 0,80 N/mm².
Insgesamt kann die Anlieferung eines solchen Betons für die Betonschicht 2 mit üblichen Fahrmischern für Transportbeton erfolgen. Auch kann der Konsistenzbereich bis zu leicht verdichtbarem Beton eingestellt werden und bietet somit optimale Voraussetzungen für ein mangelfreies Endergebnis.
Ein erfindungsgemäßer Beton eignet sich nicht nur für die Ausbildung einer voranstehend beschriebenen Betonschicht 2. Vielmehr kann ein erfindungsgemäßer Beton auch für die Ausbildung einer ersten Betonschicht 1 gemäß voranstehender Beschreibung beziehungsweise für eine Betongrundschicht innerhalb eines Verbundsystems beziehungsweise auch für eine eigenständige und neu herzustellende Betonschicht eingesetzt werden.

Claims

Beton, insbesondere Transportbeton und/oder Aufbeton zum nachträglichen Aufbringen auf eine bestehende und/oder feste Betonschicht, aufweisend Flüssigkeit, wenigstens ein Bindemittel sowie wenigstens einen Zuschlagstoff, gekennzeichnet durch einen Kunststoff als ersten Betonzusatzstoff und Fasern als zweiten Betonzusatzstoff.
Beton nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff im flüssigen Aggregatzustand vorliegt und/oder dass der Kunststoff als Wirkstoff Acrylharz, insbesondere als Wirkstoff eine Acrylbasis, aufweist.
Beton nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff eine Dichte von 1,03 ± 0,02 g/cm³ aufweist und/oder dass der Kunststoff einen Anteil von 2-15 %, bevorzugt 5-10%, bezogen auf den Zementgehalt im wenigstens einen Bindemittel aufweist.
Beton nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern als Glasfasern und/oder als Kunststofffasern ausgebildet sind.
Beton nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass Fasern mit einem Anteil von 7 kg/m³ bis 9 kg/m³, bevorzugt von 7,5 kg/m³ bis 8,5 kg/m³, bevorzugt von 8 kg/m³, eingemischt sind.
Beton nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststofffasern als Makrofasern ausgebildet sind und/oder dass die Kunststofffasern eine Länge zwischen 30 mm und 50 mm aufweisen und/oder dass die Kunststofffasern als gerade Fasern, als Hakenfasern, als gewellte Fasern, als endgequetschte Faser, und/oder als endgestauchte Fasern ausgebildet sind.
Beton nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit Wasser, insbesondere Frischwasser, ist und/oder aufweist.
Beton nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit mit einem Anteil von 150 Liter pro Kubikmeter bis 180 Liter pro Kubikmeter, bevorzugt 165 Liter pro Kubikmeter, eingemischt ist.
Beton nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Bindemittel Zement und/oder Portlandzement aufweist.
Beton nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Bindemittel mit einem Anteil von 330 - 360 kg/m³ eingemischt ist und/oder dass das wenigstens eine Bindemittel eine Druckfestigkeit ≥ 20,0 N/mm² nach 2 Tagen und/oder eine Druckfestigkeit ≥ 52,5 N/mm² nach 28 Tagen annimmt.
Beton nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Flugasche als dritten Betonzusatzstoff.
Beton nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Flugasche mit einem Anteil von 80 kg/m³ bis 120 kg/m³, bevorzugt von 100 kg/m³, eingemischt ist.
Beton nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Zuschlagstoff Gesteinskörner aufweist.
Beton nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass erste Gesteinskörner als Zuschlagstoff eine Körnung und/oder eine Korngröße zwischen 0 und 2 mm aufweisen und/oder dass erste Gesteinskörner als Zuschlagstoff mit der Körnung und/oder mit der Korngröße zwischen 0 und 2 mm 40% bis 60%, bevorzugt 50%, der erforderlichen Sand- und/oder Gesteinskörnungsmenge bilden und/oder dass erste Gesteinskörner als Zuschlagstoff als Sand ausgebildet sind.
Beton nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zweite Gesteinskörner als Zuschlagstoff eine Körnung oder eine Korngröße zwischen 2 und 8 mm aufweisen und/oder dass zweite Gesteinskörner als Zuschlagstoff mit der Körnung und/oder mit der Korngröße zwischen 2 und 8 mm 40% bis 60%, bevorzugt 50%, der erforderlichen Sand- und/oder Gesteinskörnungsmenge bilden und/oder dass zweite Gesteinskörner als Zuschlagstoff als Splitt ausgebildet sind.
Beton nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Fließmittel als wenigstens ein Betonzusatzmittel.
Beton nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Fließmittel einen Anteil von 0,7 - 0,9 % bezogen auf den Zementgehalt in dem wenigstens einen Bindemittel aufweist.
Verbundsystem, insbesondere für einen Gebäudeboden, mit einer ersten Betonschicht und einer darauf aufgebrachten zweiten Betonschicht, wobei die zweite Betonschicht mit einem Beton nach einem Ansprüche 1 bis 17 ausgebildet ist und/oder erzeugt wird.
Verbundsystem nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der ersten Betonschicht und der zweiten Betonschicht eine Haftbrücke und/oder eine Trennlage angeordnet ist.