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Diese
Erfindung beruht auf einer Methode zur Herstellung einer gemusterten
Betonoberfläche. Diese
Methode liefert unzählige
Möglichkeiten,
die Oberflächenstruktur
von Beton mit Schalungs- und Gusstechniken zu formen. Die Methode
dieser Erfindung kann sowohl bei der Herstellung von Fertigteilen
als auch bei Ortbeton angewandt werden.
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Die
Oberflächenverzögerung wurde
bereits früher
in der Schalungs- und Gusstechnik eingesetzt, um Betonoberflächen mit
bloßgelegten
Zuschlagstoffen, also Waschbetonoberflächen zu erzeugen. Oberflächenverzögerungsmittel
für Beton
sind existierende Substanzen, welche die Aushärtung des Betons verzögern. Sie
werden verwendet, um Waschbetonoberflächen zu erzeugen.
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Wenn
Betonfertigteile auf andere Elemente gegossen werden, legt man Papier
auf das zuvor ein Verzögerungsmittel
aufgespritzt wurde auf dem Boden der Schalung aus, um die gewünschten
Waschbetonoberflächen
herzustellen.
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Ein
Oberflächenverzögenangsmittel
kann auch bei speziellen Anwendungen benutzt werden, indem das Oberflächenverzögerungsmittel
mechanisch mit der Hand durch eine Art Schablone auf den Boden der
Schalung aufgespritzt wird und so ein individuelles Muster entsteht.
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Es
gibt auch Methoden, bei denen durch die Anwendung der Technik der
Oberflächenverzögerung gemusterte
Waschbetonoberflächen
innerhalb von vordefinierten Grenzen hergestellt werden können. Zwei
dieser Methoden, die Gemeinsamkeiten mit der vorliegenden Erfindung
aufweisen, werden nachstehend detailliert beschrieben. Wie dem auch sei,
diese Veröffentlichungen
weisen technisch und wirtschaftlich gesehen einen ganz klar niedrigeren Standard
als die vorliegende Erfindung auf.
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Die
Grundlagen der ersten Methode wurden in Patent US-4055322 offengelegt.
Bei dieser Methode wird das Oberflächenverzögen ingsmittel auf eine wasserdurchlässige Membran
aufgetragen. Die Membran wird so in der Schalung platziert, dass
der Oberflächen verzögerer, unterstützt von
dem Wasser das der Beton abgibt, über Diffusion durch die Membran
zur Oberfläche
des Betons gelangt.
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Der
Nachteil dieser Methode ist, dass die notwendige Wasserdurchlässigkeit
die Bandbreite der verwendeten Materialien einschränkt, auf
welche der Oberflächenverzögerer aufgetragen
werden kann. Zusätzlich
schließen
die Ansprüche
an den Frischbeton ein, dass er genügend Wasser abgibt, ein Vorgang
der schwer zu kontrollieren ist. Das wirkt sich vor allem in der
heutigen Betonindustrie aus, da genau jener Beton die benötigte Langzeitfestigkeit gewährleistet,
der nur eine geringe Menge an Wasser abgibt. Zudem schwächt eine
wasserdurchlässige
Membran das Endresultat, da die Bewegung des Verzögerungsmittels
innerhalb der Membran in Richtung der Schalung nicht in das Patent
eingerechnet wurde und wahrscheinlich nicht verhindert werden kann.
Folglich können
zwischen Waschbeton- und glatten Oberflächen keine präzisen Grenzen
gezogen werden. Insgesamt erscheint, dass die Kontrolle des Verhaltens
des Oberflächenverzögerungsmittels der
auf das zitierte Patent bezogenen Methode weit weniger wirkungsvoll
als jene Methode ist, die in dem hier angemeldeten Patent beschrieben
wird.
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In
der Praxis ist das direkt auf allen glatten Gussbetonoberflächen aufliegende
Schalungsmaterial, gemäß der auf
das Patent US-4055322 verweisenden Methode, die oben genannte wasserdurchlässige Membran.
Die Membran kann unerwünschte und
zumindest unkontrollierbare Auswirkungen auf die Qualität der glatten
Gussoberfläche
haben.
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Die
Grundlagen der zweiten Methode wurden im Patent EP-0052237 offengelegt.
Bei dieser Methode wird eine normale Oberflächenverzögerungsmembran verwendet, auf
der jene Bereiche speziell behandelt werden, auf denen keine Waschbetonoberfläche gewünscht ist.
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Diese
Methode ist jedoch unökonomisch,
da eine Oberflächenverzögerungsmembran
für den
gesamten Bereich benötigt
wird, der gemustert werden soll. Tatsächlich liegen auf der Oberfläche nicht
nur eine Membran, sondern auch zwei Schichten Chemikalien, z.B.
der Oberflächenverzögerer und
ein Lack. Außerdem
weicht die beschriebene Methode insofern grundlegend von der vorliegenden
Erfindung ab, da immer nur ein Oberflächenverzögerungsmittel zur gleichen
Zeit verwendet werden kann.
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Patent
DE-A-2020339 verwendet einen Oberflächenverzögerer, der entweder über eine
Kopier- oder eine Ausgabetechnik übertragen wird.
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Die
in dieser Erfindung verwendete Methode liefert, im Gegensatz zu
ihren Vorgängern,
eine ausgezeichnete Gelegenheit die Eigenschaften einer frischen
Gussbetonoberfläche
zu beeinflussen. Wie allgemein bekannt ist, hat das auf die Schalungsoberfläche aufgetragene
Trennmittel einen eigenen Effekt auf die Qualität der hergestellten glatten
Gussoberfläche.
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Mehrere
verschiedene Trennmittel wurden für die verschiedenen Schalungsmaterialien
und Betonkörnungen
entwickelt. Trennmittel können
allgemein in die folgenden Gruppen aufgeteilt werden:
- – reine
Mineralöle
- – chemisch
modifizierte pflanzliche Öle
- – Mischungen
aus pflanzlichen Ölen
und Mineralölen
- – emulgierte
Mineralöle
- – emulgierte
pflanzliche Öle
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Bei
der in dieser Erfindung entwickelten Methode kann ein geeignetes
Trennmittel auf jene Teile der Membran aufgetragen werden, die nicht
mit einem Oberflächenverzögerer behandelt
wurden. Damit kann die gewünschte
Qualität
der Gussoberfläche
erzeugt werden.
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Ein
weiterer Vorteil dieses Verfahrens ist, dass es bei Fertigbetonelementen,
die nicht gemustert werden ausreicht, das gleiche Trennmittel wie
auf die Membran auch auf die Oberfläche der glatten Schalung aufzutragen.
Die zuvor genannten Methoden boten diese Vorteile nicht, stattdessen
wird bei beiden Methoden vorausgesetzt, dass die Oberfläche einer
vollständig
glatten Einheit mit der glatten Oberfläche einer teilweise mit Waschbetonstruktur versehenen
Einheit übereinstimmt,
auch auf diese Elemente müssen
Membranen aufgelegt werden. Hier kann der Betonhersteller die Qualität der glatten Gussoberfläche ebenfalls
nicht beeinflussen.
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Die
Methode dieser Erfindung ist nun dafür bestimmt, mit den folgenden
Eigenschaften eine Lösung
zu erzielen:
- 1. Die Methode kann dafür verwendet
werden, eine neue Art von Oberflächenbehandlung
beim Betonieren zu erschaffen, die es ermöglicht, die Fugen zwischen
den Elementen und den verschiedenen grafischen Reliefoberflächen als
Teil des Designs mit einzubeziehen.
- 2. Die Methode bietet dem Designer unzählige Möglichkeiten, die Oberflächentextur
des Betons mit verschiedenen grafischen Mustern zu gestalten.
- 3. Die Methode ist äußerst flexibel
und kann bei verschiedenen Arten des Betonierens angewandt werden.
- 4. Im Vordergrund dieser Methode steht vor allem die designerfreundliche
Produktion. Der Designer kann den fertigen Entwurf über ein
Datennetzwerk an die Fabrik schicken, wo dieser ausgeführt wird.
- 5. Ein zentrales Ziel ist, im Hinblick auf das Abrinnen von
Regenwasser und die Luftverschmutzung, die Verschmutzung der Fassade
bereits beim Entwurf zu antizipieren.
- 6. Im Vergleich zu üblichen
Betonoberflächen werden
so bedeutende zusätzliche
Kosten vermieden.
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Die
Methode basiert auf der Verwendung von Verzögerungsmitteln für Betonoberflächen, und
bei Bedarf auch von Trennmitteln oder anderen entsprechenden Substanzen
in der Schalungs- und Betongusstechnologie, die entweder über Kopier-
oder Ausgabetechniken aufgetragen werden. Das gewünschte Oberflächenmuster
wird mit einer dieser beiden Techniken auf die Guss- oder Schalungsobertläche übertragen,
indem ein Oberflächenverzögerer für Beton
als Pigment verwendet wird. Moderne Kopier- und Ausgabetechniken
ermöglichen
bei Bedarf die simultane oder aufeinanderfolgende Zugabe von verschiedenen
Oberflächenverzögerem oder
anderen Substanzen, die sich unterschiedlich auf die Betonoberfläche auswirken.
Das wird möglich,
weil das grundlegende Prinzip der Erfindung einerseits nicht nur
die Bildung eines einzigen Musters einschließt, sondern auch die Oberflächenbehandlung von
Bereichen mit einem Trennmittel vorsieht, auf denen kein Oberflächenverzögerungsmittel
aufgetragen wurde und andererseits auch die Qualität des hergestellten
Betonelements. Die diversen Oberflächenverzögerer können sich in verschiedene Betontiefen
auswirken.
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Die
glatte Oberfläche
der Schalung kann speziell aus einem membranähnlichen Material bestehen,
zum Beispiel beschichtetem Papier oder anderen Materialien, auf
welche das Muster entweder über
eine Kopier- oder Ausgabetechnik aufgetragen wird und auf dem der
Oberflächenverzögerer als
Kopier- oder Ausgabemittel fungiert. Die Technik kann als Serigraphie,
Flexographie, über
eine digitale Ausgabetechnik oder jede andere Druck- oder Ausgabetechnik
durchgeführt
werden. Sobald der gegossene Beton ausgehärtet ist, wird die Schalung
abgenommen und das Betonelement gewaschen, um das Muster aus jenen
Waschbetonflächen
herauszuwaschen, die mit dem Oberflächen- verzögerungsmittel in Kontakt gekommen
sind.
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Diese
Methode weist zahlreiche Vorteile gegenüber anderen bekannten Methoden
zur Herstellung von gemusterten Betonoberflächen auf. Die üblichen
Methoden zur Herstellung von gemusterten Fertigbetonelementen schließen verschiedene
Profile ein, die am Boden der Schalungen befestigt sind, das Auftragen
von Oberflächenverzögeruangsmitteln auf
die Schalung mit einer Bürste
und einer Schablone, sandgestrahlte Muster auf der Oberfläche von Betonelementen
oder die mechanische Beareitung dieser Elemente. Diese altbewährten Methoden
werden zum großen
Teil manuell ausgeführt
und sind dementsprechend zeitaufwändig, außerdem können nur beschränkt Muster
auf der Betonoberfläche
hergestellt werden. Verglichen mit dem Stand der Technik der oben
genannten Publikationen ist die in diesem Patent beschriebene Methode
vielfältiger
sowie ökologisch
und ökonomisch
rationeller nutzbar.
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Die
hier beschrtebene neue Methode dieser Erfindung ermöglicht die
hochautomatisierte Produktion und unzählige Variationen der verschiedensten Muster.
Sie kann sogar dazu verwendet werden, einen dreidimensionalen Effekt
auf einem Betonelement herzustellen, da mit dieser Methode verschiedene
Tiefenwirkungen erzielt werden können,
wie nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen und Verfahrensbeispiele
beschrieben ist.
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Die
Erfindung wird unter Bezugnahme auf die begleitenden Abbildungen
wie folgt offengelegt:
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1 zeigt
einen Entwurf, der gemäß der oben
genannten Erfindung realisiert wurde,
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2 zeigt
den Umriss eines Querschnitts eines Betonelements, das unter Verwendung
der genannten Methode hergestellt wurde und
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3 zeigt
den Schnitt A-A aus 1.
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In
den 1, 2 und 3 wurden die
verschiedenen Layer aus Verständnisgründen erheblich
dicker gezeichnet, sie geben nicht die tatsächliche Dicke der Layer wieder.
In der Praxis sind diese Layer sehr dünn. Die an der Oberfläche bloßgelegten
Zuschlagstoffe, die für
das Endergebnis ausschlaggebend sind, wurden in 2 nicht
dargestellt.
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Bei
den in den Abbildungen gezeigten Beispielen wurden drei verschiedene
Oberflächenverzögerungsmittel
eingesetzt, die verschiedene Waschtiefen verursachen, sie wurden
mittels einer Kopier- oder Ausgabetechnik auf die Oberfläche aufgetragen.
Diese Layer sind durch die Referenznummem 1, 2 und 3 gekennzeichnet.
Das mit der Nummer 1 gekennzeichnete Verzögenrungsmittel
verzögert
die Aushärtung
des Betons in der größten Tiefe,
wie im Profil in 2 gezeigt wird. Das mit der
Nummer 2 markierte Mittel wirkt sich moderat und das mit
der Nummer 3 gekennzeichnete Mittel nur sehr leicht auf die
Oberfläche
aus.
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Wie
in 1 gezeigt, bilden die von den Oberflächenverzögerungsmitteln
erzeugten Muster eine klare und scharfe Kontur. Folglich schaffen
sie ein geradliniges und schart gezeichnetes Bild. Die Referenznummer 4 in
den Abbildungen markiert das Trennmittel, das mit der gleichen Technik
wie der Oberflächenverzögerer auf
die Oberfläche
aufgetragen wurde. Im Allgemeinen können in einem oder in mehreren
aufeinanderfolgenden Arbeitsgängen
verschiedene Materialien hinzugefügt werden. Auf die gleiche
Weise kann beim Auftragen verschiedener Substanzen eine Ausgabetechnik
mit einer Substanz und eine Drucktechnik mit einer anderen Substanz verwendet
werden. Die jeweilige Technik wird ausgewählt, weil z. B. eine Substanz
leichter mit einer Technik aufgetragen werden kann und die andere
mit einer anderen Technik.
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Die
notwendige wasserdichte Membran, auf welche die Substanzen 1, 2, 3 und 4 übertragen
werden, ist mit der Nummer 5 gekennzeichnet. Nummer 6 bezeichnet
die Schalungsplatte, auf welcher die gemusterte Oberflächenverzögerungsmembran
aufliegt. Die Nummer 7 in der 2 verweist
auf den Beton.
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In
der Folge wird die Methode mit Hilfe von Verfahrensbeispielen beschrieben:
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Verfahrensbeispiel 1
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Serigraphie
auf einer Membran
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Das
gewünschte
Oberflächenmuster
wird mit einer Serigraphie auf die Membran übertragen, ein Oberflächenverzögenangsmittel
dient als Druckerfarbe. Dabei wird eine gemusterte Oberflächenverzögerungsmembran
erzeugt, auf welcher das Oberflächenverzögerungsmittel
das gewünschte
Muster bildet. Die Serigraphie ist eine bewährte halbautomatische Technik.
Mit einer Serigraphie kann die gewünschte Anzahl an Oberflächenverzögerem, Trennmitteln
oder anderen Substanzen kopiert werden. In der Betonfabrik wird
dann die gemusterte Oberflächenverzögerungsmembran
auf den Boden der Schalung gelegt und der Beton in die Schalung
gegossen. Sobald der Beton ausgehärtet ist, wird das Betonelement
von der Schalung befreit und seine Oberfläche ausgewaschen. Das Muster
erscheint in jenen Bereichen der Betonoberfläche, die in Kontakt mit dem
auf der Membran befindlichen Oberflächenverzögerungsmittel gekommen sind.
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Die
Auswahl der geeigneten Membran verhindert ein Knittern der Oberflächenverzögerungsmembran
während
des Vorgangs, bei Bedarf kann die Grundplatte der Schalungskonstruktion
perforiert und diese Löcher
mit einem Vakuumbehälter
verbunden werden. Durch das Vakuum haftet die Oberfläche der
Membran mit dem Verzögerungsmittel
fest am Boden der Schalung. Bei der Verwendung von Ortbeton kann
die gemusterte Oberflächenverzögerungsmembran,
der Methode der Erfindung entsprechend, mit einem Klebstoff auf
der Gussoberfläche der
Schalung befestigt werden.
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Verfahrensbeispiel 2
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Flexographie auf einer
Membran
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Das
gewünschte
Oberflächenmuster
wird mit einem Flexodruck auf die Membran aufgebracht, indem der
Oberflächenverzögerer als
Druckerfarbe dient. Ein Flexodruck wird im sogenannten Walzendruckverfahren
durchgeführt,
dabei werden vorbereitete Druckplatten an den Walzen befestigt.
Eine Flexograph-Druckerpresse kann, abhängig von der Maschine, einen
3–5 Meter
langen Ausdruck und ein bis zu 3 Meter langes sich wiederholendes
Muster drucken. Eine solche Druckerpresse kann in einem Arbeitsgang
mit 4 Farbe gleichzeitig drucken. Die Flexodrucktechnik wird im
Allgemeinen als wirtschaftlich effizienter als die Serigraphie angesehen,
vor allem bei langen Druckdurchgängen.
Beim Betonieren wird eine mit diesem Verfahren bedruckte Membran gleich
wie im Verfahrensbeispiel 1 eingesetzt.
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Verfahrensbeispiel 3
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Digitale Ausgabetechnik
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Das
gewünschte
Oberflächenmuster
wird auf einem digitalen Drucker einprogrammiert, der einen bis
zu 5 Meter breiten Ausdruck fabrizieren kann. Die Länge des
Ausdrucks ist nicht beschränkt,
er kann so lange wie die programmierte Datei sein, so könnte zum
Beispiel auch ein 5 Kilometer langer Ausdruck hergestellt werden.
Ein solcher digitaler Ausgabedrucker kann auf jedem Material drucken,
da die Druckerdüsen
sich an das Druckmaterial anpassen. Diese Art von Drucker wird vor
allem in der Automobilindustrie eingesetzt, um Aufträge für individuell
lackierte Autos durchzuführen.
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Betonoberflächenverzögerungsmittel
und Trennmittel werden bei der Herstellung einer mit Oberflächenverzögerungsmittel
gemusterten Membran mit einem digitalen Drucker als Druckerfarben verwendet.
Diese Substanzen werden mit derselben Viskosität eingesetzt, wie die üblicherweise
in der Maschine verwendeten Farben. Die Dicke der Layer der zu druckenden
Substanzen kann digital ohne Einschränkung verändert werden. Ein solcher digitaler Drucker
kopiert das entsprechende Muster digital auf das gewünschte Material.
Das Druckmaterial kann zum Beispiel eine wasserdichte Membran, Sperrholzschalungen
oder der Boden der Schalungskonstruktion sein, der üblicherweise
aus rostfreiem Stahl besteht.
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Eine
mit dieser Technik ausgedruckte Membran mit Oberflächenverzögerungsmittel
wird dazu verwendet, ein Betonfertigteil wie im Verfahrensbeispiel
1 herzustellen. Sperrholzschalungen, die mit dieser Technik mit
Oberflächenverzögerer für Beton bedruckt
werden, können
bei Arbeiten mit Ortbeton eingesetzt werden. Schalungsböden, die
mit Hilfe dieser Technik mit einem Muster aus Oberflächenverzögerungsmittel
bedruckt wurden, werden bei der Herstellung von Betonfertigteilen
eingesetzt.