EP4164996A1 - Core-facing concrete element, method for the production of same, and use of latent hydraulic or pozzolanic binder in the core layer - Google Patents

Core-facing concrete element, method for the production of same, and use of latent hydraulic or pozzolanic binder in the core layer

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Publication number
EP4164996A1
EP4164996A1 EP22743781.1A EP22743781A EP4164996A1 EP 4164996 A1 EP4164996 A1 EP 4164996A1 EP 22743781 A EP22743781 A EP 22743781A EP 4164996 A1 EP4164996 A1 EP 4164996A1
Authority
EP
European Patent Office
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weight
core
facing
concrete
binder
Prior art date
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Pending
Application number
EP22743781.1A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Guido Volmer
Michael Metten
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Metten Technologies & Co Kg GmbH
Original Assignee
Metten Technologies & Co Kg GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Metten Technologies & Co Kg GmbH filed Critical Metten Technologies & Co Kg GmbH
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    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/00474Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00
    • C04B2111/00612Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00 as one or more layers of a layered structure
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/10Compositions or ingredients thereof characterised by the absence or the very low content of a specific material
    • C04B2111/1037Cement free compositions, e.g. hydraulically hardening mixtures based on waste materials, not containing cement as such
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/91Use of waste materials as fillers for mortars or concrete

Definitions

  • the invention relates to a concrete element comprising a core concrete layer and a facing concrete layer, the concrete element being obtained by compacting and curing a core concrete layer mixture in contact with a facing concrete layer mixture, the core concrete layer mixture and the
  • Face concrete layer mixture each contain a latent hydraulic binder and / or a pozzolanic binder, water, a granular material and an alkaline hardening agent.
  • the invention also relates to a method for producing the concrete element according to the invention.
  • Concrete elements such as concrete blocks, concrete slabs, concrete wall elements or concrete steps are often used because of their durability and lower price compared to stones, slabs or steps made of natural stone. Concrete elements are usually made using cement as a binder.
  • pigment and/or natural stone aggregates and/or sands are usually added in order to color and refine the concrete element.
  • Concrete elements containing cement sometimes have the problem that over time they show whitish spots on the surface, so-called efflorescence. Furthermore, the color of colored concrete blocks may fade. Both effects seem to arise from the formation of lime.
  • the whitish spots on the surface are attributed to lime efflorescence, which is formed by the reaction of calcium hydroxide transported to the surface with carbon dioxide. It is assumed that the color fading is caused, among other things, by the fact that the Pigment that has settled on the cement particles for coloring is slowly being coated by the forming calcium carbonate. In this way, the color impression of the pigment is slowly lost.
  • binders to cement are known.
  • An example of such alternative binders is based on the chemical building blocks S1O2 in combination with Al2O3.
  • binders include latent hydraulic binders and pozzolanic binders. These are also often referred to as "geopolymers".
  • EP 1 236702 A1 describes a building material mixture containing water glass and a latently hydraulic binder.
  • EP 1236 702 A1 proposes using the building material mixture as mortar or spatula.
  • the facing concrete layer and core concrete can separate under load (delamination) or tear apart as soon as the formwork is removed.
  • the concrete elements can be used for a broader range of uses if they are designed with a sufficiently high bond strength.
  • WO 2021/047875 A1 describes concrete elements comprising a core concrete layer and a facing concrete layer, with the facing concrete layer containing a latent hydraulic binder and/or a pozzolanic binder. the However, WO 2021/047875 A1 does not describe that latent hydraulic binders and/or pozzolanic binders are also used in the core concrete layer.
  • Concrete elements are exposed to various types of attack over their service life, which causes the concrete elements to corrode.
  • chemical corrosion including the alkali-silica reaction as a driving attack, is also an important form of corrosion.
  • the alkali-silicic acid reaction occurs in particular with alkali-rich binders in combination with alkali-sensitive aggregates such as e.g.
  • concrete elements with a cement-bound core concrete layer and a facing concrete layer which contains latent hydraulic binders and/or pozzolanic binders as binders, have a lower composite adhesive tensile strength under otherwise comparable manufacturing conditions and components than concrete elements in which both layers are cement-bound.
  • the object of the invention was therefore to provide aesthetically pleasing concrete elements that change their appearance less over time, less are susceptible to chemical corrosion, in particular the alkali-silica reaction, and can be produced economically.
  • concrete blocks should be provided which show less staining and/or less tendency to soiling on the surface and/or less color fading and/or have a sufficiently high tensile bond strength, in particular a sufficiently high composite bond strength.
  • a further object of the invention is to provide concrete elements with a reduced CO2 balance.
  • the invention provides a concrete element, comprising a core concrete layer and a facing concrete layer, the concrete element being obtained by compacting and curing a core concrete layer mixture in contact with a facing concrete layer mixture, the core concrete layer mixture containing a latent hydraulic core binder and/or a pozzolanic core binder, water, a granular core material and contains an alkaline core hardening agent, with the facing concrete layer mixture containing a latent hydraulic facing binder and/or a pozzolanic facing binder, water, a granular facing material and an alkaline facing hardening agent, with the granular facing material passing through a sieve of 35.5 wt 99.5 wt Compressive strength DIN EN 12390-3, in particular DIN EN 12390-3: 2019-10 , measured after 28 days, of less than 120 N/mm2.
  • concrete elements comprising a core concrete layer and a facing concrete layer, the concrete element being obtained by compacting and curing a core concrete layer mixture in contact with a facing concrete layer mixture, the core concrete layer mixture containing a latent hydraulic core binder and/or a pozzolanic core binder, water, a granular core material and contains an alkaline core hardening agent and wherein the facing concrete layer mixture contains a latent hydraulic facing binder and/or a pozzolanic facing binder, water, a granular facing material and an alkaline facing hardening agent, the granular facing material having a sieve passage of 35.5% by weight with a screen aperture of 2 mm up to 99.5% by weight and with a sieve aperture of 0.25 mm a sieve passage of 2.5% by weight to 33.5% by weight, based in each case on the total weight of the granular facing material, its decorative properties change only slowly, if at all, and can be produced economically.
  • the aforementioned concrete elements have a sufficiently high bond strength. This allows a wide range of uses for the concrete elements. Furthermore, these concrete blocks show at most a slow fading of the colors and little or no staining on the surface. In addition, the concrete blocks according to the invention show good resistance to the alkali-silica reaction. Finally, these concrete elements also have a good CO2 balance.
  • the concrete elements according to the invention contain less CaO than the concrete elements that usually contain a lot of cement. It has also been found that the use of a granular material which, with a sieve aperture of 2 mm, passes through a sieve of 35.5% by weight to 99.5% by weight and with a sieve aperture of 0.25 mm, passes through a sieve from 2.5% by weight to 33.5% by weight, when using latent hydraulic binders and/or pozzolanic binders, good tensile adhesion strengths can be achieved in the facing concrete layer itself. Although concrete elements could be produced with granular material with larger diameters, they showed poorer tensile strength in the facing concrete layer.
  • the improved bond strength could be due to the fact that the components of the granular material with rather smaller diameters have a smaller mean distance from one another.
  • any shorter chains of the latent hydraulic binder and/or pozzolanic binder can link the components of the granular material with one another, which improves the mechanical properties and in particular the tensile strength of concrete elements that have not yet hardened.
  • the core concrete layer mix can also be referred to as core concrete mix.
  • the facing concrete layer mix can also be referred to as facing concrete mix.
  • the core concrete layer can also be referred to as the core layer.
  • the facing concrete layer can also be referred to as a facing layer.
  • the granular material can also be referred to as aggregate.
  • the concrete elements that have not yet hardened can also be referred to as green concrete elements.
  • the bond strength can be determined on concrete blocks with a certain test age, for example 28 days. Concrete elements according to the invention preferably have a bond strength of 1 MPa and more after 28 days. The bond strength can be measured in particular according to the DAfSt guideline "Protection and repair of concrete components", Part 4, Section 5.5.11, 2001.
  • the granular facing material preferably passes through the sieve from 42.5% by weight to 99.5% by weight, more preferably from 56.5% by weight to 98.5% by weight, particularly preferably from 72.5% by weight to 97.5% by weight, and with a sieve aperture of 0.25 mm a sieve passage of from 2.5% by weight to 27.5% by weight, more preferably from 2 .5% by weight to 22.5% by weight, more preferably from 2.5% by weight to 21.5% by weight, particularly preferably 2.5% by weight to 8% by weight or 11.5% by weight to 21.5% by weight, and with a sieve aperture of 0.125 mm a sieve passage of 0.1% by weight to 12.5% by weight, more preferably of 0.3 wt% to 10.0 wt%, more preferably from 0.3 wt% to 7.5 wt%, most preferably 0.3 wt% to 5.0 wt%, based on the total weight of the granular facing material. It has been
  • the granular core material expediently has a throughput of 42.5% by weight to 99.5% by weight, preferably 56.5% by weight. % to 98.5% by weight, more preferably from 72.5% by weight to 97.5% by weight and, with a screen aperture of 0.5 mm, a screen passage of 7.5% by weight to 39 5% by weight, preferably from 13.5% by weight to 37.5% by weight, particularly preferably from 25.5% by weight to 37% by weight, or from 14.5% by weight % to 24.5% by weight, in each case based on the total weight of the granular core material.
  • the grain size distribution of the granular core material is finer than the grading curve A16 and coarser than the grading curve C16, preferably finer than the grading curve B16 and coarser than the grading curve C16.
  • the grain size distribution of the granular core material is finer than the grading curve A8 and coarser than the grading curve C8, preferably finer than the grading curve A8 and coarser than the grading curve B8.
  • the above grading curves correspond to the specifications of DIN 1045.
  • the sieve passes specified above for the two sieve hole widths of the granular facing material can be combined with one another as desired.
  • the screen passes specified above for the two screen hole sizes of the granular core material can be combined with one another as desired.
  • the granular facing material can also have a particle size of from 1.59 to 3.62, preferably from 1.61 to 3.17, particularly preferably from 1.61 to 2.55.
  • the granular core material may also have a grading of from 1.97 to 4.61, preferably from 2.27 to 3.82.
  • the grading number is a characteristic value for the grain composition of a rock aggregate, determined as the sum of the residues on the sieves of the standardized test sieve set in %, divided by 100.
  • the grain composition is determined according to DIN EN 12620:2008-07 paragraph 4.3 of the
  • the test sieve set is the sieve set according to DIN EN 933-2:2020-09 and the sieves meet the requirements of DIN ISO 3310-1:2017-11.
  • the granular facing material preferably has a graded grain composition.
  • the granular core material preferably has a graded granular composition.
  • a graded grain composition has, in particular, components with different grain sizes.
  • the granular facing material can be contained in different amounts in the facing mixture.
  • the facing mixture preferably contains 55% by weight to 80% by weight, preferably 60% by weight to 75% by weight, more preferably 60% by weight to 72% by weight, of the granular facing material on the total weight of the face mix.
  • the front mixture can particularly preferably contain 60% by weight to 65% by weight, in particular 60 to 64% by weight, of the granular front material, based on the total weight of the front mixture.
  • the front mixture can particularly preferably also contain 67% by weight to 72% by weight of the granular front material, based on the total weight of the front mixture.
  • the granular core material can be contained in different amounts in the core mixture.
  • the core mixture preferably contains 60% by weight to 95% by weight, preferably 65% by weight to 92.5% by weight, more preferably 70% by weight to 90% by weight, particularly preferably 74% by weight % to 79% by weight of the granular core material, based on the total weight of the core mixture.
  • the face mixture can also contain other components, for example a face filler.
  • the preliminary mixture preferably contains 1% by weight to 30% by weight, preferably 1% by weight to 20% by weight, more preferably 5% by weight to 18% by weight, even more preferably 5 to 15% by weight. -%, more preferably 5% by weight to 10% by weight, particularly preferably 6 % by weight to 8 % by weight of a face filler, based on the total weight of the face mixture.
  • the facefiller preferably passes through the sieve from 63% by weight to 99% by weight, preferably from 68% by weight to 99% by weight, more preferably from 90% by weight to 99% by weight Wt 67% by weight, particularly preferably from 61% by weight to 66% by weight, based on the total weight of the facefiller.
  • the core mixture can also contain other components, for example a core filler.
  • the core mixture preferably contains 1% by weight to 40% by weight, preferably 10% by weight to 30% by weight, more preferably 12.5% by weight to 30% by weight, particularly preferably 15% by weight. -% to 27.5% by weight, based on the total weight of the core mixture, of a core filler.
  • the core filler preferably passes through the sieve from 63% by weight to 99% by weight, preferably from 68% by weight to 99% by weight, more preferably from 90% by weight to 99% by weight Wt 67% by weight, particularly preferably from 61% by weight to 66% by weight, based on the total weight of the core filler.
  • the screen passes specified above for the two screen hole widths of the facefiller can be combined with one another as desired.
  • the screen passes specified above for the two screen hole sizes of the core filler can be combined with one another as desired. It has been found that through the use of facing and/or core fillers with the above-mentioned screen passed through with the specified screen hole widths, the adhesive tensile strengths in the facing concrete layer and/or in the core concrete layer, in particular of concrete elements that have not yet hardened, can be further improved.
  • the facing mixture can also be adjusted in such a way that the decorative properties of the concrete element do not change or change only very slightly.
  • the face filler is preferably selected from the group consisting of ground rock, preferably classified ground rock, ground limestone, preferably classified ground limestone, and mixtures thereof.
  • Latent hydraulic facing binder and/or pozzolanic facing binder can be contained in different amounts in the facing mixture.
  • the preliminary mixture preferably contains 15% by weight to 40% by weight, preferably 20% by weight to 30% by weight, more preferably 20% by weight to 24% by weight or 26% by weight to 29 % by weight, particularly preferably 22% by weight to 24% by weight, of latent hydraulic facing binder and/or pozzolanic facing binder, based on the total weight of the facing mixture.
  • the preliminary mixture can also contain only 15% by weight to 40% by weight, preferably 20% by weight to 30% by weight, more preferably 20% by weight to 24% by weight or 26% by weight up to 29% by weight, particularly preferably 22% by weight to 24% by weight, based on the total weight of the facing mixture, of latent hydraulic facing binder and no pozzolanic facing binder.
  • the preliminary mixture can also contain only 15% by weight to 40% by weight, preferably 20% by weight to 30% by weight, more preferably 20% by weight to 24% by weight or 26% by weight to 29% by weight, particularly preferably 22% by weight to 24% by weight, based on the total weight of the facing mixture, of pozzolanic facing binder and no latent hydraulic facing binder.
  • Latent hydraulic core binder and/or pozzolanic core binder can be contained in different amounts in the core mixture.
  • the core mixture preferably contains 10% by weight to 50% by weight, preferably 10% by weight to 40% by weight, of latent hydraulic core binder and/or pozzolanic core binder, based on the total weight of the core mixture.
  • the core mixture can also contain only 10% by weight to 50% by weight, preferably 10% by weight to 40% by weight, based on the total weight of the core mixture, of latent hydraulic core binder and no pozzolanic core binder.
  • the core mixture can also contain only 10% by weight to 50% by weight, preferably 10% by weight to 40% by weight, based on the total weight of the core mixture, of pozzolanic core binder and no latent hydraulic core binder.
  • latent hydraulic facing binders can be used as latent hydraulic facing binders.
  • the molar ratio of (CaO+MgO):SiO 2 in the latent hydraulic facing binder is preferably from 0.8 to 2.5, preferably from 1.0 to 2.0.
  • Latent hydraulic facing binders with a molar ratio of (CaO + Mg0):Si02 in the above range harden well.
  • the latent hydraulic facing binder is selected from the group consisting of slag, blast furnace slag, preferably blast furnace slag, in particular ground blast furnace slag, electrothermal phosphorus slag, steel slag and mixtures thereof. More preferably, the latent-hydraulic facing binder is blast furnace slag, in particular ground blast furnace slag.
  • Bottom ash can either be industrial bottom ash, i.e. waste products from industrial processes, or synthetic bottom ash. The latter is preferred since industrial slag is not always present in constant quantity and quality.
  • Blast furnace slag particularly blast furnace slag, is an example of slag.
  • Ground blast furnace slag varies in fineness and particle size distribution depending on its origin and the type of treatment.
  • the fineness has an influence on the reactivity.
  • the Blaine value in particular can be used as a measure of the fineness.
  • the ground blast furnace slag preferably has a Blaine value of from 200 to 1000 m 2 kg 1 , more preferably from 450 to 650 m 2 kg 1 .
  • Electrothermal phosphorus slag is a waste product of electrothermal phosphorus production. Electrothermal phosphorus slag is less reactive than blast furnace slag and contains about 45 to 50 wt% CaO, about 0.5 to 3 wt% MgO, about 38 to 43 wt% S1O2, about 2 to 5 wt% .-% Al2O3 and about 0.2 to 3 wt .-% Fe2Ü 3 and fluorides and phosphates.
  • Steel slag is a waste product of steel production and can vary considerably in its composition.
  • the molar ratio of (CaO+MgO):SiO 2 in the latently hydraulic binder is particularly preferably from 0.8 to 2.5 and the latently hydraulic binder is selected from the aforementioned substances.
  • the pozzolanic facing binder is selected from the group consisting of amorphous silica, precipitated silica, fumed silica, microsilica, glass flour, fly ash such as lignite fly ash or bituminous coal fly ash, metakaolin, natural pozzolans such as tuff, trass or volcanic ash, natural and synthetic zeolites, and mixtures thereof.
  • fly ash such as lignite fly ash or bituminous coal fly ash, metakaolin
  • natural pozzolans such as tuff, trass or volcanic ash, natural and synthetic zeolites, and mixtures thereof.
  • the pozzolanic binder prefix is amorphous silica.
  • the amorphous silica preferably shows no crystallinity in a powder diffractogram.
  • glass flour is also considered to be amorphous silica.
  • the amorphous silicon dioxide advantageously has an S1O2 content of at least 80% by weight, preferably at least 90% by weight.
  • Precipitated silicon dioxide is obtained industrially preferably by precipitating water glass. Depending on how it is produced, precipitated silicon dioxide can also be referred to as silica gel. Fumed silica is produced by reacting chlorosilanes such as silicon tetrachloride in an oxyhydrogen flame.
  • Fumed silica is amorphous S1O2 powder with a particle diameter of 5 to 50 nm and a specific surface area of 50 to 600 m 2 g- 1 .
  • Microsilica is a by-product of silicon or ferrosilicon production and contains large amounts of amorphous S1O2 powder. The particles have a diameter of about 0.1 ⁇ m.
  • the specific surface is in the range of 15 to 30 m 2 g- 1 .
  • fly ash is formed, for example, during combustion in coal-fired power plants.
  • class F fly ash contains less than 8% by weight, preferably less than 5% by weight, of CaO.
  • Metakaolin is formed by dehydration of kaolin. While kaolin releases physically bound water in the temperature range of 100 to 200 °C, the collapse of the lattice structure and the formation of metakaolin (AI2S12O7) take place in a range of 500 to 800 °C. Pure metakaolin preferably contains about 54% by weight S1O2 and about 46% by weight Al2O3.
  • the alkaline preliminary curing agent is preferably selected from the group consisting of alkali metal oxides, alkali metal hydroxides, alkali metal carbonates, alkali metal silicates, alkali metal aluminates and mixtures thereof, preferably consisting of alkali metal hydroxides, alkali metal silicates and mixtures thereof.
  • alkali metal oxides are L12O, Na2Ü, K2O, (NHO and mixtures thereof.
  • alkali metal hydroxides are LiOH, NaOH, KOH, NH4OH and mixtures from that.
  • alkali metal carbonates are U2CO3, Na2CC> 3 , K2CO3, (NFD ⁇ CCh and mixtures thereof. The ammonium ion is also listed due to its similarity to the alkali metal ions.
  • alkali metal silicates are selected from compounds having the empirical formula m S1O2 n M2O, where M is Li, Na, K or NFD or a mixture thereof, preferably Na or K.
  • the molar ratio of m:n is from 0.5 to 3.6, preferably from 0.6 to 3.0, particularly preferably from 0.7 to 2.0.
  • Water glass in particular liquid water glass, more preferably liquid sodium and/or potassium water glass, has proven to be a particularly useful alkali metal silicate.
  • Silicic acid particularly hydrous silicic acid, is another useful alkali metal silicate.
  • the alkaline hardening agents mentioned above are preferably used as an aqueous solution. This facilitates dosing.
  • the hardening of the facing concrete layer can be adjusted well with the aforementioned alkaline facing hardening agents. Furthermore, these alkaline hardening agents show good compatibility with the other components in the mixture.
  • the alkaline hardening agent can be included in the mixture in different amounts.
  • the preliminary mixture preferably contains 1% by weight to 15% by weight, preferably 1% by weight to 10% by weight, more preferably 3% by weight to 5% by weight, even more preferably 3.15% by weight. -% to 4.85% by weight, more preferably 3.25% to 3.65% by weight or 4.0% to 4.75% by weight, most preferably 4.25 % by weight to 4.75% by weight, very particularly preferably 4.25% by weight to 4.45% by weight, of the alkaline hardening agent set, based on the total weight of the mixture set. Good results are also obtained when the face mix contains from 3.25% to 3.65% by weight of the alkaline hardener head, based on the total weight of the face mix.
  • the facing concrete layer hardens too slowly when using less than 1% by weight of the alkaline hardening agent. If more than 15% by weight of alkaline hardening agent is used, hardening can start too quickly, so that the resulting facing concrete layer can no longer be compacted well.
  • the alkaline core hardener comprises at least one organic and/or at least one inorganic base.
  • inorganic bases are the alkaline preliminary hardeners mentioned above.
  • organic bases are, in particular, amine bases such as ammonia and mono-, di- and trialkylamines, for example triethylamine.
  • the hardening of the core concrete layer can be adjusted well with the aforementioned alkaline core hardening agents.
  • the alkaline core hardening agent can be included in the mixture in varying amounts.
  • the core mixture preferably contains from 0.1% to 15% by weight, preferably from 0.5% to 10% by weight, of the alkaline core hardening agent, based on the total weight of the core mixture.
  • the facing mixture contains water.
  • the preliminary mixture preferably contains 1% by weight to 20% by weight, preferably 3% by weight to 15% by weight, more preferably 3% by weight to 7% by weight, even more preferably 3.5% by weight. -% to 6.5% by weight, more preferably 4.0% to 6.2% by weight, even more preferably 4.2% to 4.9% by weight, particularly preferred 4.2% to 4.8% by weight of water, based on the total weight of the face mix. Good results are also achieved when the face mixture contains 5.2% by weight to 6.2% by weight of water, based on the total weight of the face mixture.
  • the core mixture preferably contains 1% by weight to 20% by weight, preferably 3% by weight to 15% by weight, more preferably 3% by weight to 10% by weight, of water, based on the total weight of the core mix.
  • the facing mixture can also contain other ingredients.
  • the facing mixture can also contain one or more additives such as gravel, grit, sand, perlite, kieselguhr or vermiculite.
  • the facing mixture can contain cement and/or one or more aggregates such as gravel, grit, sand, perlite, kieselguhr or vermiculite, and/or one or more additives selected from the group consisting of plasticizers, anti-foaming agents, water retention agents, dispersants, pigments, fibers, redispersible powders, wetting agents, impregnating agents, complexing agents and rheology additives.
  • the facing mixture can in particular contain up to 5% by weight or up to 10% by weight of cement.
  • the facing mixture can in particular be free of cement. If the facing mixture is free of cement, concrete elements can be produced in particular, which have an advantageous carbon dioxide balance.
  • the facing mixture advantageously contains hardening regulators.
  • Setting retarders and/or setting accelerators are particularly suitable as hardening regulators.
  • the core mixture can in particular contain one or more aggregates such as gravel, grit, sand, perlite, kieselguhr or vermiculite.
  • the core mixture can contain cement and/or one or more aggregates such as gravel, grit, sand, perlite, kieselguhr or vermiculite, and/or one or more additives selected from the group consisting of plasticizers, antifoam agents, water retention agents, dispersants, pigment, fibers, redispersible powders, wetting agents, impregnating agents, complexing agents and rheology additives.
  • the core concrete layer can also have other aggregates.
  • the core concrete layer preferably contains 1% by weight or more, preferably 5% by weight or more, more preferably 15% by weight or more, particularly preferably 17.5% by weight or more, of opal, flint, chalcedony and/or or greywacke. According to a preferred embodiment, the core concrete layer contains 5% by weight to 30% by weight, in particular 5% by weight to 20% by weight, of opal, flint, chalcedony and/or greywacke. It has been shown that the concrete elements can be produced economically by using these aggregates in these quantities, but the alkali-silicic acid reaction is not very pronounced.
  • the core concrete layer has a free alkali content of 1500 g/m 3 and more.
  • the core mixture can in particular contain up to 5% by weight or up to 10% by weight of cement.
  • the core mix can be free of cement in particular. If the core mix is free of cement, concrete elements can be produced that have an advantageous carbon dioxide balance.
  • the core mixture contains setting regulators.
  • Setting retarders and/or setting accelerators are particularly suitable as hardening regulators.
  • the properties of the facing mixture and/or the core mixture can be well controlled with the aforementioned additives.
  • the hardening behavior can also be well controlled with the aforementioned additives.
  • the preliminary mixture preferably contains 0.1% by weight to 2% by weight, more preferably 0.4% by weight to 1.5% by weight, of additives, based on the total weight of the preliminary mixture.
  • the facing mixture expediently contains 0.025% by weight to 0.097% by weight or 1.5% by weight to 2% by weight of setting retarder and/or setting accelerator.
  • the core mixture preferably contains 0.1% by weight to 1% by weight, more preferably 0.3% by weight to 0.9% by weight, of additives, based on the total weight of the core mixture.
  • the core mixture expediently contains 0.0225% by weight to 0.0975% by weight or 1.0% by weight to 1.9% by weight of setting retarder and/or setting accelerator.
  • the concrete element preferably has a compaction class according to the standard DIN 1045-2 C0 or C01.
  • the concrete element is a concrete block, a concrete slab, a concrete wall element or a concrete step.
  • the concrete element preferably has a compressive strength according to DIN EN 12390-3, in particular DIN EN 12390-3:2019-10, measured after 28 days, of less than 110 N/mm 2 , preferably less than 100 N/mm 2 , more preferably less than 85 N/mm 2 , particularly preferably less than 82.5 N/mm 2 .
  • the core concrete layer of the concrete element preferably 28 days after production has an adhesive strength, measured according to DAfSt guideline "Protection and repairs of concrete components", Part 4, Section 5.5.11, 2001, of 1.0 MPa or more, preferably 1.3 MPa or more, more preferably 1.5 MPa or more, particularly preferably 2.0 MPa or more.
  • the concrete element according to the invention is characterized by good bond strength.
  • the concrete element preferably has a composite tensile strength 28 days after production, measured according to DAfSt guideline "Protection and repairs of concrete components", Part 4, Section 5.5.11, 2001, of 0.75 MPa or more, preferably 1.0 MPa or more, more preferably 1.15 MPa or more, even more preferably 1.3 MPa, particularly preferably 1.5 MPa or more.
  • the adhesive tensile strengths can change, in particular, within the first three to four months after production of the concrete element, and in particular they can increase during this time.
  • the invention also provides a method for producing concrete elements according to the invention, comprising the steps of: a. Production of a facing composition containing as components i. granular end paper, ii. optional pigment, iii. optional filler, iv. water, v. latent hydraulic facing binder and/or pozzolanic facing binder, and vi. alkaline hardener, b. Mixing the front-end composition to obtain a front-end mixture, c. Preparation of a core composition containing as components i. granular core material, ii. water, iii. latent hydraulic core binder and/or pozzolanic core binder, and iv. alkaline core hardener, d. mixing the core composition to obtain a core blend, e. Filling the core mix and the facing mix into at least one mold, f. Compacting the core mix and the facing mix in the mold to obtain at least one green concrete element.
  • the core mix and the face mix are compacted in at least one mold.
  • Compacting can be done by stamping, pressing and/or vibration.
  • the concrete in the mold is preferably compacted by vibration for a period of 1 to 20 seconds, preferably 2.5 to 4.5 seconds.
  • the concrete can be compacted in the mold with a pressure of 1.0 MPa or less.
  • the concrete in the mold is preferably compacted with a pressure of 125 MPa or more, more preferably 125 MPa to 250 MPa.
  • the concrete in the mold is compacted preferably for a period of 5 to 20 seconds, more preferably 5 to 10 seconds, with essentially no vibration.
  • the process steps are preferably carried out in the order given above.
  • step e firstly the facing mixture is filled into the mold and then the core mixture is filled onto the facing mixture in the mold and then the facing mixture is compacted in contact with the core mixture in the mold.
  • step e First the core mixture is filled into the mold and then the face mixture is filled onto the core mixture in the mold and the core mixture is then compacted in contact with the face mixture in the mold.
  • step e. the core mixture is not filled into a mold but pressed into a strand and the facing mixture is pressed into the strand together or subsequently and then in step f. the core mixture is compacted in contact with the facing mixture in the strand.
  • the concrete elements are obtained from the strand by cutting it to size and placing it on form panels.
  • the components of the face composition are advantageously dosed in the order given.
  • the components of the core composition are expediently dosed in the order given. It has been found that when the components are added in the order given above, good processability of the face composition and/or the core composition is achieved. In addition, it has proven to be expedient if the components of the end-use composition are already mixed during dosing. The same applies to the core composition.
  • the facing composition and/or the core composition can also contain the other components listed above, such as cement, aggregates, additives, setting retarders and/or setting accelerators.
  • aggregates, additives, setting retarders and/or setting accelerators are metered in with the water or the optional pigment, preferably with the water.
  • a portion of a granulated material containing (a) a litter component with an average grain diameter of 0.1 to 5 mm in an amount of 65 to 95% by weight is preferred before compacting onto the facing mixture in the at least one form 75 to 85% by weight, and (b) binder in an amount of 5 to 35% by weight, preferred 15 to 25% by weight, based on the total composition of the granulated material.
  • the person skilled in the art understands the average grain diameter to be that diameter at which there are the same number of grains with a larger and smaller diameter.
  • the mean grain diameter can be determined, for example, by sieving.
  • the facing concrete layer has an optical property such as color or degree of gloss and the granulated material has an optical property deviating from this. This makes it possible, for example, to create flamed, veined or speckled surfaces that resemble the natural structure of natural stone.
  • the granulated material is preferably applied to the mixture by means of an application device.
  • the application device can have at least one trickling device, a centrifugal disc, a paddle wheel, a throwing arm and/or a catapult, to which at least one portion of the granulated material is fed. These can move over the mold or next to the mold and they can also be fed different portions with different time intervals. In this way the granulated material can be applied evenly to the mixture. Furthermore, it has been found that the method according to the invention can be carried out particularly economically in this way.
  • the application device has at least one dosing container containing granulated material with a dosing strip, the dosing container being guided over the mold at a uniform or non-uniform speed.
  • vibrations or jolts are preferably exerted on the dosing bar, which are carried out evenly and/or unevenly and/or intermittently.
  • finishing materials and/or different portions of finishing material can preferably be supplied to the dosing strip along its extension.
  • the dosing container is attached to the front edge of the dosing carriage for the concrete, preferably the facing concrete.
  • An example of an application device with at least one dosing container with a dosing bar is a filling carriage with at least one chamber.
  • the granulated material can be contained in this chamber.
  • the filling carriage can also have two or more chambers separated by a partition.
  • the mixture according to the invention is then advantageously contained in a first chamber of the filling carriage, and the granulated material is preferably contained in a second chamber.
  • Other chambers may contain other granular materials with different properties, such as a different color.
  • the filling carriage can be moved over a mold along a guide rail.
  • the chamber containing the granular material may include an applicator.
  • the application element can be taken out of the chamber.
  • the chamber may include one or more application members.
  • the application element preferably has a perforated dosing plate with at least one, preferably several holes and a dosing element.
  • the holes may be uniform or arranged in a pattern in the metering plate.
  • the holes can have the same or different diameters.
  • the metering plate can be flat or curved.
  • the dosing plate can also be designed in the shape of a cylinder.
  • the dosing plate can in particular form the dosing bar.
  • the dosing element can be designed in different ways.
  • the dosing element can, for example, have a shaft to which vanes are attached and which can be rotated about the longitudinal axis of the shaft.
  • the granular material is preferably located in the spaces formed by two vanes of the shaft and the associated portion of the metering plate. By rotating the shaft about its longitudinal axis, the blades push the granulated material through the holes of the metering plate, which is thereby applied to the mix.
  • Such a dosing element is preferably used in connection with a curved dosing plate.
  • the dosing element can also be designed like a comb.
  • the comb-like dosing element preferably rests movably on a flat dosing plate.
  • the granulated material preferably lies between the tines of the comb on the metering plate. Moving the comb on the metering plate pushes the granulated material through the holes in the metering plate, which is thereby applied to the mix.
  • the dosing element can also be a perforated plate.
  • the perforated plate preferably rests on a flat metering plate.
  • the granulated material preferably lies in the holes of the perforated plate on the metering plate. By moving the perforated plate on the metering plate, the granulated material is forced through the holes of the metering plate, which is thereby applied to the mix.
  • the dosing element can also be a freely movable element, which is preferably arranged inside a cylindrical dosing plate.
  • the granular material is preferably also located inside the cylindrical metering plate.
  • the freely movable element is able to use its own weight to push the granulated material through the holes in the dosing plate. By moving, in particular rotating, the cylindrical dosing plate, the granulated material is pushed through the holes in the dosing plate, which is thereby applied to the mixture.
  • the application element advantageously also includes other components such as an actuator with which the dosing element can be moved.
  • the actuator can be connected to an electric motor, which can preferably be controlled by electronic control means.
  • the application member may also include an actuator rod, a cam follower engaged with a cam, and/or a gear.
  • the application device has at least one pipe socket, to which one or more portions of a granular material are fed and through which these are scattered, thrown, shot and/or dropped onto the facing concrete layer.
  • a particularly good distribution over the mold results when the pipe socket end is designed in the manner of a nozzle.
  • the applicator can be moved over the mold and/or alongside the mold. It can have or achieve different movement speeds, with jerky movements also being advantageous. Depending on the size of the mold and depending on the color of the application device with granulated material, several and different devices can also be used for one mold so that the application is made more uniform or a special characteristic application pattern of the granulated material is achieved.
  • Baffles are preferably used in the application devices, since such disc wheels or limbs and also pipe sockets can have a greater spread.
  • the binder contained in the granular material is an inorganic binder such as cement, hydraulic lime, gypsum, slag, blast furnace slag, preferably blast furnace slag, in particular ground blast furnace slag, electrothermal phosphorus slag, steel slag, amorphous silica, precipitated silica, fumed silica, microsilica, glass flour, fly ash such as Brown coal fly ash or hard coal fly ash, metakaolin, natural pozzolana such as tuff, trass or volcanic ash, natural and synthetic zeolites or water glass or the binder contained in the granulated material is an organic binder such as plastic dispersions, acylate resins, alkyd resins, epoxy resins, polyurethanes, sol-gel resins or silicone resin emulsions.
  • binders are particularly easy to handle in connection with concrete elements. In addition, they do not place any additional requirements on the process. Furthermore, such binders allow good anchoring of the granular material
  • bedding components with different average grain diameters can be used.
  • a litter component a litter component with a mean grain diameters of 0.1 to 1.8 mm can be used.
  • a litter component with an average grain diameter of 1.2 to 5 mm can be used.
  • a litter component with an average grain diameter of 0.1 to 1.2 mm is preferably used.
  • the granular material can also contain small rock grains, so that different materials with different colors, grain sizes of semi-precious stones or precious stones or mica or metal chips or plastic particles or glass particles can be introduced into the surface or facing concrete layer.
  • the granular material can also be any rock mixture.
  • the litter component is or contains a rock mixture. This can be used to produce concrete elements that come very close to the appearance of natural stone.
  • the litter component preferably contains at least material selected from the group consisting of semi-precious stones, precious stones, mica, metal chips, glass and plastic particles. Using these materials allows a very economical process.
  • the granulated material can in particular have a graduated grain composition with a maximum grain diameter of 2 mm.
  • the surfaces and/or edges of the at least one green concrete element can be processed with brushes in the method according to the invention and thereby structured and/or roughened and/or smoothed and/or overhangs at the edges be processed. As a result, a decorative visual impression can be further enhanced.
  • an organic or inorganic agent which is preferably colorless, can be applied to the surfaces of the concrete elements before or after curing. This involves impregnating, sealing or coating the concrete elements.
  • a sealing and/or impregnating agent can be applied to the surface of the at least one green concrete element.
  • Such an approach adds another protective layer to the concrete elements, which further increases the durability and lifespan of the concrete elements. This layer can also act as a stain guard and also prevent lime efflorescence.
  • the green concrete element is preferably cured in the method according to the invention in order to obtain a concrete element.
  • the concrete element is preferably processed by grinding, blasting, brushing and/or structuring the concrete element.
  • the present invention also relates to the use of latent hydraulic binders and/or pozzolanic binders, in particular as binders, together with alkaline hardening agents to produce a core concrete layer in a concrete element comprising a core concrete layer and a facing concrete layer connected thereto.
  • the statements made above in relation to the latently hydraulic core binder preferably apply correspondingly to the latently hydraulic binder. This also applies to the amounts given above.
  • the statements made above regarding the pozzolanic core binder preferably apply correspondingly to the pozzolanic binder. This also applies to the amounts given above.
  • the statements made above with regard to the alkaline attachment hardening agent and/or core hardening agent preferably apply correspondingly.
  • the core concrete layer contains granular core material, for which what was said above regarding the granular core material applies accordingly. This also applies to the amounts given above.
  • the facing concrete layer contains granular facing material, for which the above applies correspondingly to the granular facing material. This also applies to the amounts given above.
  • the facing concrete layer contains facing filler, for which what was said above about the facing filler applies accordingly. This also applies to the amounts given above.
  • the core concrete layer contains core filler, for which what was said above about the core filler applies accordingly. This also applies to the amounts given above.
  • the core concrete layer contains 1% by weight or more, preferably 5% by weight or more, more preferably 15% by weight or more, particularly preferably 17.5% by weight or more, opal, flint, Chalcedony and/or greywacke. According to a further embodiment, the core concrete layer contains 5% by weight to 30% by weight, in particular 5% by weight to 20% by weight, of opal, flint, chalcedony and/or greywacke.
  • the concrete element of the use according to the invention is preferably a concrete element according to the invention.
  • Front binder mixture containing mainly latent hydraulic binder and pozzolanic binder.
  • Core binder mixture containing predominantly latent hydraulic binder and pozzolanic binder.
  • Granular facing material 72.5% by weight passing through the sieve with a sieve hole size of 2 mm and 7.5% by weight passing through the sieve with a sieve hole size of 0.25 mm.
  • Granular core material aggregate with a sieving rate of 98.8% by weight with a sieve aperture of 8 mm and 18.0% by weight of a sieving with a sieve aperture of 0.5 mm.
  • Facefiller rock flour with a sieve passage of 97% by weight with a sieve aperture of 0.025 mm and 63% by weight of a sieve with a sieve aperture of 0.015 mm.
  • Alkaline hardening agent 75% silica.
  • Alkaline core hardener 40% aqueous solution of an inorganic base.
  • Pigment metal oxide pigment.
  • Granular material containing 80% by weight of small rock grains with an average grain diameter of 0.7 mm and 20% by weight of inorganic binder.
  • Core binder mixture Portland cement CEM I 52, 5N
  • Granular core material aggregate with a sieving rate of 98.8% by weight with a sieve aperture of 8 mm and 18.0% by weight of a sieving with a sieve aperture of 0.5 mm.
  • Core filler rock flour with a sieve passage of 97% by weight with a sieve aperture of 0.025 mm and 63% by weight of a sieve with a sieve aperture of 0.015 mm.
  • the tensile strength is determined according to the DAfSt guideline "Protection and repairs of concrete components", Part 4, Section 5.5.11, 2001. A drilling depth of 30 mm and 5 mm is selected as a deviation.
  • the bond strength of the core layer was determined by testing the underside. The attachment strength or bond strength is determined by examining the tear depth (tear location).
  • Example 1 Into a mixing tank were charged successively 76.0% by weight of granular core material, 5.3% by weight of water, 17.0% by weight of core binder mixture and 1.7% by weight of alkaline core hardening agent to prepare a core composition obtained, the above information being based on the total weight of the core composition. The core composition was then mixed in the mixing tank to obtain a core mixture. The core mixture obtained in this way was poured as a core concrete layer into forms of a mold board.
  • a primer composition 66.6% by weight of granular facing material, 1.1% by weight of pigment, 6.4% by weight of water, 21.6% by weight of facing binder mixture, 4.26% by weight of alkaline primer curing agent and 0.04% by weight of additive to obtain a primer composition, the above information being based on the total weight of the primer composition.
  • the face composition was then mixed in the mixing tank to obtain a face mix.
  • the face mix thus obtained was filled as a face concrete layer into the molds of the above mold board.
  • the facing concrete layer had a base colour.
  • the mixtures in the mold were compacted by stamping, whereby a green concrete element was obtained. No tearing apart of the green concrete element was observed during demoulding.
  • the concrete element After demoulding and curing, the concrete element had a measured adhesive tensile strength of at least 0.77 MPa (test age 7d) and of at least 1.15 MPa (test age 28d). The demolition was intentional. Thus, the bond strength is at least the measured 0.77 MPa (test age 7d) and at least 1.15 MPa (test age 28d). Furthermore, the concrete element had a compressive strength according to DIN EN 12390-3:2019-10 of 56.9 N/mm 2 (test age 7d) and 60.8 N/mm 2 (test age 28d).
  • the concrete element had an adhesive tensile strength in the core layer of
  • Example 2 Comparative Examples
  • a conventional, i.e. cement-based core was produced as the core.
  • 79.6% by weight of granular core material 79.6% by weight of granular core material
  • the facing mixture from Example 1 was then poured onto the core mixture in the molds of the mold board.
  • the facing concrete layer had a base colour.
  • the mixtures in the mold were compacted by stamping, whereby a green concrete element was obtained. No tearing apart of the green concrete element was observed during demoulding.
  • the concrete element had a measured tensile strength of at least 0.41 MPa (test age 7d) and at least 0.75 MPa (test age 28d). The tear occurred in the composite layer.
  • the measured bond strength is the composite bond strength.
  • the concrete element had a compressive strength according to DIN EN 12390-3:2019-10 of 61.1 N/mm 2 .
  • Example 2 a conventional core mix was produced as in Example 2 and filled into the molds of a mold board.
  • a facing mixture was then produced as in Example 1, with the difference that only 15.3% by weight of facing binder was used and an additional 6.3% by weight of cement was added.
  • the thus obtained face composition was then mixed in the mixing tank to obtain a face mix.
  • the face mix thus obtained was filled as a face concrete layer into the molds of the above mold board.
  • the facing concrete layer had a base colour.
  • the mixtures in the mold were compacted by stamping, whereby a green concrete element was obtained. No tearing apart of the green concrete element was observed during demoulding. After demoulding and hardening, the concrete element had a measured adhesive tensile strength of at least 0.26 MPa (test age 7d) and at least 0.28 MPa (test age 28d). The tear occurred in the composite layer.
  • the measured bond strength is the composite bond strength.
  • Example 4 is identical to Example 1 except that 74.8% by weight granular core material, 5.5% by weight water, 17.9% by weight core binder mixture and 1.8% by weight alkaline core hardener for the core composition were filled. Before stamping, any portions of a granular material were scattered, thrown, shot and/or dropped onto the facing concrete layer identical to Example 1 that was then filled in using a pipe socket designed like a nozzle. The applicator could move over the form board so that all layers of facing concrete in the forms could be reached at will. A funnel was arranged above the pipe socket, in which the granulated material was filled. A device for opening and closing the lower hopper opening allowed any portion of the granulated material to be fed into the pipe socket.
  • funnels containing different granular materials can be arranged above the centrifugal disk in order to scatter, throw, shoot and/or drop different granular materials in different doses onto the surfaces of the facing concrete layers.
  • the pipe socket could be moved at different speeds, including jerky movements.
  • the height to the form board could also be adjusted and varied as desired, even while the granulated material was being applied. No tearing apart of the green concrete element was observed during demoulding. After demolding and curing, the concrete element had a measured tensile strength of at least 0.83 MPa (test age 7d) and at least 1.17 MPa (test age 28d). The demolition was intentional.
  • the bond strength is thus at least the measured 0.77 MPa (test age 7d) and 1.15 MPa (test age 28d). Furthermore, the concrete element had a compressive strength according to DIN EN 12390-3:2019-10 of 67.0 N/mm 2 (test age 7d) and 74.4 N/mm 2 (test age 28d). In addition, the concrete element had an adhesive strength of 2.18 MPa in the core layer (test age 10 days).

Abstract

The invention relates to a concrete element comprising a concrete core layer and a concrete facing layer, wherein: the concrete element is obtained by compressing and curing a concrete core layer mixture in contact with a concrete facing layer mixture; the concrete core layer mixture contains a latent hydraulic core binder and/or a pozzolanic core binder, water, a granular core material and an alkali core curing agent; the concrete facing layer mixture contains a latent hydraulic facing binder and/or a pozzolanic facing binder, water, a granular facing material and an alkali facing curing agent; and the concrete element has a compressive strength in accordance with DIN EN 12390-3, in particular DIN EN 12390-3:2019-10, measured after 28 days, of less than 120 N/mm2. The invention also relates to a method for producing the concrete element and to the use of a latent hydraulic binder and/or pozzolanic binder together with an alkali curing agent to produce the concrete core layer in the concrete element.

Description

KERN-VORSATZ-BETONELEMENT, VERFAHREN ZU SEINER HERSTELLUNG UND VERWENDUNG VON LATENT HYDRAULISCHEM ODER PUZZOLANISCHEM BINDEMITTEL IN DER KERNSCHICHT CORE-FACING CONCRETE ELEMENT, PROCESS FOR ITS MANUFACTURE AND USE OF LATENT HYDRAULIC OR PUZZOLANIC BINDER IN THE CORE LAYER
Die Erfindung betrifft ein Betonelement umfassend eine Kernbetonschicht und eine Vorsatzbetonschicht, wobei das Betonelement durch Verdichten und Aushärten einer Kernbetonschichtmischung in Kontakt mit einer Vorsatzbetonschichtmischung erhalten wird, wobei die Kernbetonschichtmischung und dieThe invention relates to a concrete element comprising a core concrete layer and a facing concrete layer, the concrete element being obtained by compacting and curing a core concrete layer mixture in contact with a facing concrete layer mixture, the core concrete layer mixture and the
Vorsatzbetonschichtmischung jeweils ein latenthydraulisches Bindemittel und/oder ein puzzolanisches Bindemittel, Wasser, ein körniges Material und ein alkalisches Härtungsmittel enthalten. Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Betonelements. Face concrete layer mixture each contain a latent hydraulic binder and / or a pozzolanic binder, water, a granular material and an alkaline hardening agent. The invention also relates to a method for producing the concrete element according to the invention.
Betonelemente wie Betonsteine, Betonplatten, Betonmauerelemente oder Betonstufen werden aufgrund ihrer Haltbarkeit sowie ihres geringeren Preises im Vergleich zu Steinen, Platten oder Stufen aus Naturstein häufig eingesetzt. Betonelemente werden üblicherweise unter Verwendung von Zement als Bindemittel hergestellt. Concrete elements such as concrete blocks, concrete slabs, concrete wall elements or concrete steps are often used because of their durability and lower price compared to stones, slabs or steps made of natural stone. Concrete elements are usually made using cement as a binder.
Dabei wurden verschiedene Methoden entwickelt, um ein dekoratives Aussehen der Betonelemente zu ermöglichen. Hierzu wird meist unter anderem Pigment und/oder Natursteinzuschläge und/oder Sande zugegeben, um das Betonelement einzufärben und zu veredeln. Various methods were developed to enable a decorative appearance of the concrete elements. For this purpose, among other things, pigment and/or natural stone aggregates and/or sands are usually added in order to color and refine the concrete element.
Zementhaltige Betonelemente weisen mitunter das Problem auf, dass sie mit der Zeit an der Oberfläche weißliche Flecken, sog. Ausblühungen, zeigen. Ferner kann es zu einem Verblassen der Farbe von eingefärbten Betonsteinen kommen. Beide Effekte scheinen durch die Bildung von Kalk zu entstehen. So werden die weißlichen Flecken an der Oberfläche auf Kalkausblühungen zurückgeführt, die sich durch die Reaktion von an die Oberfläche transportiertem Calciumhydroxid mit Kohlenstoffdioxid bilden. Es wird vermutet, dass die Farbverblassung unter anderem dadurch entsteht, dass das Pigment, das sich an den Zementpartikeln zur Farbgebung abgesetzt hat, langsam von sich bildendem Calciumcarbonat überzogen wird. Auf diese Weise geht der Farbeindruck des Pigments langsam verloren. Concrete elements containing cement sometimes have the problem that over time they show whitish spots on the surface, so-called efflorescence. Furthermore, the color of colored concrete blocks may fade. Both effects seem to arise from the formation of lime. The whitish spots on the surface are attributed to lime efflorescence, which is formed by the reaction of calcium hydroxide transported to the surface with carbon dioxide. It is assumed that the color fading is caused, among other things, by the fact that the Pigment that has settled on the cement particles for coloring is slowly being coated by the forming calcium carbonate. In this way, the color impression of the pigment is slowly lost.
Alternative Bindemittel zu Zement sind bekannt. Ein Beispiel für derartige alternative Bindemittel basiert auf den chemischen Bausteinen S1O2 in Kombination mit AI2O3. Beispiele für solche Bindemittel sind unter anderem latenthydraulische Bindemittel und puzzolanische Bindemittel. Diese werden häufig auch als „Geopolymere“ bezeichnet. So beschreibt die EP 1 236702 Al beispielsweise eine Baustoffmischung enthaltend Wasserglas und ein latent hydraulisches Bindemittel ln der EP 1236 702 Al wird vorgeschlagen, die Baustoffmischung als Mörtel oder Spachtel einzusetzen. Alternative binders to cement are known. An example of such alternative binders is based on the chemical building blocks S1O2 in combination with Al2O3. Examples of such binders include latent hydraulic binders and pozzolanic binders. These are also often referred to as "geopolymers". For example, EP 1 236702 A1 describes a building material mixture containing water glass and a latently hydraulic binder. EP 1236 702 A1 proposes using the building material mixture as mortar or spatula.
Die Herstellung von Betonelementen wie Betonsteinen, Betonplatten, Betonmauerelementen oder Betonstufen stellt besondere Anforderungen an die verwendete Betonmischung, insbesondere im Vergleich zu Frischbeton dar. Bei der Herstellung von Betonelementen ist es wünschenswert, nach möglichst kurzer Zeit eine möglichst hohe Stabilität der noch nicht ausgehärteten Betonsteine zu erreichen, um diese schnellstmöglich verpacken zu können. Eine zusätzliche Anforderung an die Produkte, die eine Vorsatzbeton- und Kernbetonschicht aufweisen, ist eine hohe Verbundfestigkeit, um das Delaminieren der Vorsatzbetonschicht vom Kern unter Belastung und Witterung zu verhindern. Als Maß für die Stabilität gegen Delaminieren der Vorsatzbetonschicht vom Kernbeton der Betonelemente kann die Verbund- Haftzugfestigkeit herangezogen werden. Ist die Verbund-Haftzugfestigkeit der Betonelemente nicht hoch genug, können sich Vorsatzbetonschicht und Kernbeton unter Last trennen (Delaminieren) oder bereits beim Entschalen auseinanderreißen. Somit können die Betonelemente für ein breiteres Nutzungsspektrum eingesetzt werden, wenn sie mit ausreichend hoher Verbund-Haftzugfestigkeit konzipiert sind. The production of concrete elements such as concrete blocks, concrete slabs, concrete wall elements or concrete steps places special demands on the concrete mixture used, especially in comparison to fresh concrete. In the production of concrete elements, it is desirable to achieve the highest possible stability of the not yet hardened concrete blocks after as short a time as possible reach so that they can be packed as quickly as possible. An additional requirement for the products, which have a facing concrete and core concrete layer, is a high bond strength in order to prevent the facing concrete layer from delaminating from the core under load and weathering. The bond tensile strength can be used as a measure of the stability against delamination of the facing concrete layer from the core concrete of the concrete elements. If the bond strength of the concrete elements is not high enough, the facing concrete layer and core concrete can separate under load (delamination) or tear apart as soon as the formwork is removed. Thus, the concrete elements can be used for a broader range of uses if they are designed with a sufficiently high bond strength.
Die WO 2021/047875 Al beschreibt Betonelemente umfassend eine Kernbetonschicht und eine Vorsatzbetonschicht, wobei die Vorsatzbetonschicht ein latenthydraulisches Bindemittel und/oder ein puzzolanisches Bindemittel enthält. Die WO 2021/047875 Al beschreibt allerdings nicht, dass in der Kernbetonschicht ebenfalls latenthydraulische Bindemittel und/oder puzzolanische Bindemittel eingesetzt werden. WO 2021/047875 A1 describes concrete elements comprising a core concrete layer and a facing concrete layer, with the facing concrete layer containing a latent hydraulic binder and/or a pozzolanic binder. the However, WO 2021/047875 A1 does not describe that latent hydraulic binders and/or pozzolanic binders are also used in the core concrete layer.
Betonelemente sind über ihre Lebensdauer unterschiedlichen Angriffen ausgesetzt, die die Betonelemente korrodieren lassen. Neben physikalischer Korrosion, beispielweise durch Frost und Tausalz, ist auch die chemische Korrosion, darunter auch die Alkali-Kieselsäure-Reaktion als ein treibender Angriff, eine bedeutende Form der Korrosion. Die Alkali-Kieselsäure-Reaktion tritt insbesondere bei alkalireichen Bindemitteln in Kombination mit alkaliempfindlichen Zuschlägen wie z.B. Concrete elements are exposed to various types of attack over their service life, which causes the concrete elements to corrode. In addition to physical corrosion, for example due to frost and de-icing salt, chemical corrosion, including the alkali-silica reaction as a driving attack, is also an important form of corrosion. The alkali-silicic acid reaction occurs in particular with alkali-rich binders in combination with alkali-sensitive aggregates such as e.g.
Grauwacken auf. Diese alkaliempfindlichen Zuschläge sind selten in einer Vorsatzbetonschicht, für die üblicherweise höherwertige Zuschläge eingesetzt werden, zu finden, sondern werden meist für die Kernbetonschicht eingesetzt. Daher gab es bisher keine Bestrebungen, alkalireiche Bindemittel wie Geopolymere in der Kernbetonschicht einzusetzen, da dies aufgrund der Alkali-anfälligen Zuschläge zu Problemen mit der Alkali-Kieselsäure-Reaktion geführt hätte. Darüber hinaus sind die latenthydraulischen Bindemittel und die puzzolanischen Bindemittel in Kombination mit den hierfür benötigten Härtungsmitteln teurer als zementgebundene Bindemittel. Deshalb wird üblicherweise als Kernbetonschicht eine konventionelle, d. h. zementgebundene Kernbetonschicht, eingesetzt. greywacke up. These alkali-sensitive aggregates are rarely found in a facing concrete layer, for which higher-quality aggregates are usually used, but are mostly used for the core concrete layer. Therefore, there have been no efforts to date to use alkali-rich binders such as geopolymers in the core concrete layer, as this would have led to problems with the alkali-silica reaction due to the alkali-susceptible aggregates. In addition, the latent hydraulic binders and the pozzolanic binders in combination with the hardeners required for this are more expensive than cement-bound binders. Therefore, a conventional, i. H. cement-bound core concrete layer.
Im Rahmen der Entwicklung der vorliegenden Erfindung wurde gefunden, dass Betonelemente mit einer zementgebundenen Kernbetonschicht und einer Vorsatzbetonschicht, die als Bindemittel latenthydraulische Bindemittel und/oder puzzolanische Bindemittel enthält, bei ansonsten vergleichbaren Herstellungsbedingungen und Bestandteilen eine geringere Verbund- Haftzugfestigkeit aufweisen, als Betonelemente, bei denen beiden Schichten zementgebunden sind. As part of the development of the present invention, it was found that concrete elements with a cement-bound core concrete layer and a facing concrete layer, which contains latent hydraulic binders and/or pozzolanic binders as binders, have a lower composite adhesive tensile strength under otherwise comparable manufacturing conditions and components than concrete elements in which both layers are cement-bound.
Aufgabe der Erfindung war es somit, ästhetisch anspruchsvolle Betonelemente bereitzustellen, die ihr Aussehen im Laufe der Zeit weniger stark verändern, weniger anfällig für chemische Korrosion, insbesondere die Alkali-Kieselsäure-Reaktion sind, und sich wirtschaftlich hersteilen lassen. Insbesondere sollen Betonsteine bereitgestellt werden, die weniger Fleckenbildung und/oder Verschmutzungsneigung an der Oberfläche und/oder weniger Farbverblassung zeigen und/oder eine ausreichend hohe Haftzugfestigkeit, insbesondere eine ausreichend hohe Verbund- Haftzugfestigkeit, aufweisen. Weitere Aufgabe der Erfindung ist es, Betonelemente mit einer verringerten C02-Bilanz bereitzustellen. The object of the invention was therefore to provide aesthetically pleasing concrete elements that change their appearance less over time, less are susceptible to chemical corrosion, in particular the alkali-silica reaction, and can be produced economically. In particular, concrete blocks should be provided which show less staining and/or less tendency to soiling on the surface and/or less color fading and/or have a sufficiently high tensile bond strength, in particular a sufficiently high composite bond strength. A further object of the invention is to provide concrete elements with a reduced CO2 balance.
Weitere Aufgaben ergeben sich aus den nachfolgenden Ausführungen und werden teilweise hiernach aufgeführt. Further tasks result from the following explanations and some of them are listed below.
Alle oder einige dieser Aufgaben werden erfindungsgemäß durch das Betonelement nach Anspruch 1 und das Verfahren nach Anspruch 22 gelöst. All or some of these objects are solved according to the invention by the concrete element according to claim 1 and the method according to claim 22.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben und werden nachfolgend im Einzelnen erläutert. Advantageous refinements of the invention are specified in the dependent claims and are explained in detail below.
Die Erfindung stellt ein Betonelement bereit, umfassend eine Kernbetonschicht und eine Vorsatzbetonschicht, wobei das Betonelement durch Verdichten und Aushärten einer Kernbetonschichtmischung in Kontakt mit einer Vorsatzbetonschichtmischung erhalten wird, wobei die Kernbetonschichtmischung ein latenthydraulisches Kernbindemittel und/oder ein puzzolanisches Kernbindemittel, Wasser, ein körniges Kernmaterial und ein alkalisches Kernhärtungsmittel enthält, wobei die Vorsatzbetonschichtmischung ein latenthydraulisches Vorsatzbindemittel und/oder ein puzzolanisches Vorsatzbindemittel, Wasser, ein körniges Vorsatzmaterial und ein alkalisches Vorsatzhärtungsmittel enthält, wobei das körnige Vorsatzmaterial bei einer Sieblochweite von 2 mm einen Siebdurchgang von 35,5 Gew.-% bis 99,5 Gew.-% und bei einer Sieblochweite von 0,25 mm einen Siebdurchgang von 2,5 Gew.-% bis 33,5 Gew.-% aufweist, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des körnigen Vorsatzmaterials, und wobei das Betonelement eine Druckfestigkeit DIN EN 12390-3, insbesondere DIN EN 12390-3:2019-10, gemessen nach 28 Tagen, von weniger als 120 N /mm2 aufweist. The invention provides a concrete element, comprising a core concrete layer and a facing concrete layer, the concrete element being obtained by compacting and curing a core concrete layer mixture in contact with a facing concrete layer mixture, the core concrete layer mixture containing a latent hydraulic core binder and/or a pozzolanic core binder, water, a granular core material and contains an alkaline core hardening agent, with the facing concrete layer mixture containing a latent hydraulic facing binder and/or a pozzolanic facing binder, water, a granular facing material and an alkaline facing hardening agent, with the granular facing material passing through a sieve of 35.5 wt 99.5 wt Compressive strength DIN EN 12390-3, in particular DIN EN 12390-3: 2019-10 , measured after 28 days, of less than 120 N/mm2.
Überraschend hat sich gezeigt, dass Betonelemente umfassend eine Kernbetonschicht und eine Vorsatzbetonschicht, wobei das Betonelement durch Verdichten und Aushärten einer Kernbetonschichtmischung in Kontakt mit einer Vorsatzbetonschichtmischung erhalten wird, wobei die Kernbetonschichtmischung ein latenthydraulisches Kernbindemittel und/oder ein puzzolanisches Kernbindemittel, Wasser, ein körniges Kernmaterial und ein alkalisches Kernhärtungsmittel enthält und wobei die Vorsatzbetonschichtmischung ein latenthydraulisches Vorsatzbindemittel und/oder ein puzzolanisches Vorsatzbindemittel, Wasser, ein körniges Vorsatzmaterial und ein alkalisches Vorsatzhärtungsmittel enthält, wobei das körnige Vorsatzmaterial bei einer Sieblochweite von 2 mm einen Sieb durchgang von 35,5 Gew.-% bis 99,5 Gew.-% und bei einer Sieblochweite von 0,25 mm einen Siebdurchgang von 2,5 Gew.-% bis 33,5 Gew.-% aufweist, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des körnigen Vorsatzmaterials, ihre dekorativen Eigenschaften wenn überhaupt nur langsam verändern und sich wirtschaftlich hersteilen lassen. Insbesondere weisen die vorgenannten Betonelemente eine ausreichend hohe Verbund-Haftzugfestigkeit auf.Dies erlaubt ein breites Einsatzspektrum der Betonelemente. Ferner zeigen diese Betonsteine höchstens eine langsame Verblassung der Farben und keine oder nur sehr geringe Fleckenbildung an der Oberfläche. Darüber hinaus zeigen die erfindungsgemäßen Betonsteine eine gute Beständigkeit gegenüber der Alkali- Kieselsäure-Reaktion. Schließlich weisen diese Betonelemente auch eine gute CO2- Bilanz auf. Surprisingly, it has been shown that concrete elements comprising a core concrete layer and a facing concrete layer, the concrete element being obtained by compacting and curing a core concrete layer mixture in contact with a facing concrete layer mixture, the core concrete layer mixture containing a latent hydraulic core binder and/or a pozzolanic core binder, water, a granular core material and contains an alkaline core hardening agent and wherein the facing concrete layer mixture contains a latent hydraulic facing binder and/or a pozzolanic facing binder, water, a granular facing material and an alkaline facing hardening agent, the granular facing material having a sieve passage of 35.5% by weight with a screen aperture of 2 mm up to 99.5% by weight and with a sieve aperture of 0.25 mm a sieve passage of 2.5% by weight to 33.5% by weight, based in each case on the total weight of the granular facing material, its decorative properties change only slowly, if at all, and can be produced economically. In particular, the aforementioned concrete elements have a sufficiently high bond strength. This allows a wide range of uses for the concrete elements. Furthermore, these concrete blocks show at most a slow fading of the colors and little or no staining on the surface. In addition, the concrete blocks according to the invention show good resistance to the alkali-silica reaction. Finally, these concrete elements also have a good CO2 balance.
Ohne an eine bestimmte wissenschaftliche Theorie gebunden sein zu wollen, scheint dies daher zu kommen, dass durch den Einsatz von latenthydraulischem Bindemittel und/oder puzzolanischem Bindemittel in der Kernbetonschicht und in der Vorsatzbetonschicht die Verbund-Haftzugfestigkeit zwischen der Kernbetonschicht und der Vorsatzbetonschicht erhöht wird, wobei die Anfälligkeit für chemische Korrosion insbesondere der Kernbetonschicht aber nicht signifikant erhöht wird. Scheinbar wird durch den Einsatz von latenthydraulischem Bindemittel und/oder puzzolanischem Bindemittel sowohl in der Vorsatzbetonschicht als auch in der Kernbetonschicht die Verbund-Haftzugfestigkeit zwischen diesen beiden Schichten verbessert. Ferner scheinen die Betonelemente durch den Einsatz von latenthydraulischem Bindemittel und/oder puzzolanischem Bindemittel ihre dekorativen Eigenschaften nicht oder nur langsam zu verlieren. Dies scheint dadurch hervorgerufen zu sein, dass die erfindungsgemäßen Betonelemente weniger CaO enthalten als die üblicherweise viel Zement enthaltenden Betonelemente. Ferner hat sich herausgestellt, dass durch den Einsatz eines körnigen Materials, das bei einer Sieblochweite von 2 mm einen Sieb durchgang von 35,5 Gew.-% bis 99,5 Gew.-% und bei einer Sieblochweite von 0,25 mm einen Siebdurchgang von 2,5 Gew.-% bis 33,5 Gew.-% aufweist, bei Verwendung von latenthydraulischen Bindemitteln und/oder puzzolanischen Bindemitteln gute Haftzugfestigkeiten in der Vorsatzbetonschicht selbst erreicht werden können. Mit körnigem Material mit größeren Durchmessern konnten zwar Betonelemente hergestellt werden, die aber eine schlechtere Haftzugfestigkeit in der Vorsatzbetonschicht aufwiesen. Ohne an eine wissenschaftliche Theorie gebunden sein zu wollen, könnte die verbesserte Haftzugfestigkeit daher kommen, dass die Bestandteile des körnigen Materials mit eher kleineren Durchmessern einen geringeren mittleren Abstand voneinander haben. Dadurch können auch eventuelle kürzere Ketten des latenthydraulischen Bindemittels und/oder puzzolanischen Bindemittels die Bestandteile des körnigen Materials miteinander verknüpfen, wodurch die mechanischen Eigenschaften und insbesondere die Haftzugfestigkeit von noch nicht ausgehärteten Betonelementen verbessert werden. Without wishing to be bound to a specific scientific theory, this appears to be due to the fact that the use of latent hydraulic binders and/or pozzolanic binders in the core concrete layer and in the facing concrete layer increases the bond strength between the core concrete layer and the facing concrete layer, with the susceptibility to chemical Corrosion, in particular of the core concrete layer, is not significantly increased. Apparently, the use of latent hydraulic binder and/or pozzolanic binder both in the facing concrete layer and in the core concrete layer improves the bond strength between these two layers. Furthermore, the use of latent hydraulic binders and/or pozzolanic binders does not seem to cause the concrete elements to lose their decorative properties, or they do so only slowly. This seems to be caused by the fact that the concrete elements according to the invention contain less CaO than the concrete elements that usually contain a lot of cement. It has also been found that the use of a granular material which, with a sieve aperture of 2 mm, passes through a sieve of 35.5% by weight to 99.5% by weight and with a sieve aperture of 0.25 mm, passes through a sieve from 2.5% by weight to 33.5% by weight, when using latent hydraulic binders and/or pozzolanic binders, good tensile adhesion strengths can be achieved in the facing concrete layer itself. Although concrete elements could be produced with granular material with larger diameters, they showed poorer tensile strength in the facing concrete layer. Without wishing to be bound by any scientific theory, the improved bond strength could be due to the fact that the components of the granular material with rather smaller diameters have a smaller mean distance from one another. As a result, any shorter chains of the latent hydraulic binder and/or pozzolanic binder can link the components of the granular material with one another, which improves the mechanical properties and in particular the tensile strength of concrete elements that have not yet hardened.
Die Kernbetonschichtmischung kann auch als Kernbetonmischung bezeichnet werden. Die Vorsatzbetonschichtmischung kann auch als Vorsatzbetonmischung bezeichnet werden. Die Kernbetonschicht kann auch als Kernschicht bezeichnet werden. Die Vorsatzbetonschicht kann auch als Vorsatzschicht bezeichnet werden. The core concrete layer mix can also be referred to as core concrete mix. The facing concrete layer mix can also be referred to as facing concrete mix. The core concrete layer can also be referred to as the core layer. The facing concrete layer can also be referred to as a facing layer.
Das körnige Material kann auch als Gesteinskörnung bezeichnet werden. The granular material can also be referred to as aggregate.
Die noch nicht ausgehärteten Betonelemente können auch als Grünbetonelemente bezeichnet werden. The concrete elements that have not yet hardened can also be referred to as green concrete elements.
Die Verbund-Haftzugfestigkeit kann an Betonsteinen mit einem bestimmten Prüfalter, beispielsweise 28 Tage, bestimmt werden. Vorzugsweise weisen erfindungsgemäße Betonelemente eine Verbund-Haftzugfestigkeit von 1 MPa und mehr nach 28 Tagen auf. Die Verbund-Haftzugfestigkeit kann insbesondere nach DAfSt Richtlinie „Schutz und Instandsetzungen von Betonbauteilen“, Teil 4, Abschnitt 5.5.11, 2001, gemessen werden. The bond strength can be determined on concrete blocks with a certain test age, for example 28 days. Concrete elements according to the invention preferably have a bond strength of 1 MPa and more after 28 days. The bond strength can be measured in particular according to the DAfSt guideline "Protection and repair of concrete components", Part 4, Section 5.5.11, 2001.
Vorzugsweise weist das körnige Vorsatzmaterial bei einer Sieblochweite von 2 mm einen Siebdurchgang von 42,5 Gew.-% bis 99,5 Gew.-%, weiter bevorzugt von 56,5 Gew.-% bis 98,5 Gew.-%, besonders bevorzugt von 72,5 Gew.-% bis 97,5 Gew.-%, und bei einer Sieblochweite von 0,25 mm einen Siebdurchgang von 2,5 Gew.-% bis 27,5 Gew.-%, weiter bevorzugt von 2,5 Gew.-% bis 22,5 Gew.-%, noch bevorzugter von 2,5 Gew.-% bis 21,5 Gew.-%, besonders bevorzugt 2,5 Gew.-% bis 8 Gew.-% oder 11,5 Gew.-% bis 21,5 Gew.-%, auf, und bei einer Sieblochweite von 0,125 mm einen Siebdurchgang von 0,1 Gew.-% bis 12,5 Gew.-%, weiter bevorzugt von 0,3 Gew.-% bis 10,0 Gew.-%, noch bevorzugter von 0,3 Gew.-% bis 7,5 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,3 Gew.-% bis 5,0 Gew.-%, auf, bezogen auf das Gesamtgewicht des körnigen Vorsatzmaterials. Es wurde gefunden, dass körniges Vorsatzmaterial mit den voranstehend genannten Siebdurchgängen bei den genannten Sieblochweiten Betonelemente mit einer guten Haftzugfestigkeit in der Vorsatzschicht ergeben kann. With a sieve aperture of 2 mm, the granular facing material preferably passes through the sieve from 42.5% by weight to 99.5% by weight, more preferably from 56.5% by weight to 98.5% by weight, particularly preferably from 72.5% by weight to 97.5% by weight, and with a sieve aperture of 0.25 mm a sieve passage of from 2.5% by weight to 27.5% by weight, more preferably from 2 .5% by weight to 22.5% by weight, more preferably from 2.5% by weight to 21.5% by weight, particularly preferably 2.5% by weight to 8% by weight or 11.5% by weight to 21.5% by weight, and with a sieve aperture of 0.125 mm a sieve passage of 0.1% by weight to 12.5% by weight, more preferably of 0.3 wt% to 10.0 wt%, more preferably from 0.3 wt% to 7.5 wt%, most preferably 0.3 wt% to 5.0 wt%, based on the total weight of the granular facing material. It has been found that granular facing material with the above-mentioned screen passages can produce concrete elements with good adhesive tensile strength in the facing layer with the screen hole widths mentioned.
Zweckmäßigerweise weist das körnige Kernmaterial bei einer Sieblochweite von 8 mm einen Siebdurchgang von 42,5 Gew.-% bis 99,5 Gew.-%, bevorzugt von 56,5 Gew.- % bis 98,5 Gew.-%, weiter bevorzugt von 72,5 Gew.-% bis 97,5 Gew.-% und bei einer Sieblochweite von 0,5 mm einen Sieb durchgang von 7,5 Gew.-% bis 39,5 Gew.-%, bevorzugt von 13,5 Gew.-% bis 37,5 Gew.-%, besonders bevorzugt von 25,5 Gew.-% bis 37 Gew.-%, oder von 14,5 Gew.-% bis 24,5 Gew.-% auf, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des körnigen Kernmaterials. With a sieve aperture of 8 mm, the granular core material expediently has a throughput of 42.5% by weight to 99.5% by weight, preferably 56.5% by weight. % to 98.5% by weight, more preferably from 72.5% by weight to 97.5% by weight and, with a screen aperture of 0.5 mm, a screen passage of 7.5% by weight to 39 5% by weight, preferably from 13.5% by weight to 37.5% by weight, particularly preferably from 25.5% by weight to 37% by weight, or from 14.5% by weight % to 24.5% by weight, in each case based on the total weight of the granular core material.
Gemäß einer Ausführungsform zeigt das körnige Kernmaterial hinsichtlich der Korngrößenverteilung eine Verteilung feiner der Sieblinie A16 und gröber der Sieblinie C16, bevorzugt feiner der Sieblinie B16 und gröber der Sieblinie C16. Gemäß einer weiteren Ausführungsform zeigt das körnige Kernmaterial hinsichtlich der Korngrößenverteilung eine Verteilung feiner der Sieblinie A8 und gröber der Sieblinie C8, bevorzugt feiner der Sieblinie A8 und gröber der Sieblinie B8. Die vorgenannten Sieblinien entsprechen den Vorgaben der DIN 1045. According to one embodiment, the grain size distribution of the granular core material is finer than the grading curve A16 and coarser than the grading curve C16, preferably finer than the grading curve B16 and coarser than the grading curve C16. According to a further embodiment, the grain size distribution of the granular core material is finer than the grading curve A8 and coarser than the grading curve C8, preferably finer than the grading curve A8 and coarser than the grading curve B8. The above grading curves correspond to the specifications of DIN 1045.
Es wurde gefunden, dass körniges Kernmaterial mit den voranstehend genannten Siebdurchgängen bei den genannten Sieblochweiten Betonelemente mit einer guten Haftzugfestigkeit in der Kernbetonschicht ergeben kann. It has been found that granular core material with the above-mentioned screen passages and the screen hole sizes mentioned can result in concrete elements with good adhesive tensile strength in the core concrete layer.
Die voranstehend angegebenen Siebdurchgänge bei den beiden Sieblochweiten des körnigen Vorsatzmaterials können beliebig miteinander kombiniert werden. Die voranstehend angegebenen Siebdurchgänge bei den beiden Sieblochweiten des körnigen Kernmaterials können beliebig miteinander kombiniert werden. The sieve passes specified above for the two sieve hole widths of the granular facing material can be combined with one another as desired. The screen passes specified above for the two screen hole sizes of the granular core material can be combined with one another as desired.
Das körnige Vorsatzmaterial kann auch eine Körnungsziffer von 1,59 bis 3,62, bevorzugt von 1,61 bis 3,17, besonders bevorzugt von 1,61 bis 2,55 aufweisen. Das körnige Kernmaterial kann auch eine Körnungsziffer von 1,97 bis 4,61, bevorzugt von 2,27 bis 3,82, aufweisen. Die Körnungsziffer ist ein Kennwert für die Kornzusammensetzung einer Gesteinskörnung, ermittelt als Summe der Rückstände auf den Sieben des genormten Prüfsiebsatzes in %, dividiert durch 100. Die Kornzusammensetzung wird ermittelt nach DIN EN 12620:2008-07 Abs. 4.3 Der Prüfsiebsatz ist dabei der Siebsatz nach DIN EN 933-2:2020-09 und die Siebe entsprechen den Anforderungen nach DIN ISO 3310-1:2017-11. The granular facing material can also have a particle size of from 1.59 to 3.62, preferably from 1.61 to 3.17, particularly preferably from 1.61 to 2.55. The granular core material may also have a grading of from 1.97 to 4.61, preferably from 2.27 to 3.82. The grading number is a characteristic value for the grain composition of a rock aggregate, determined as the sum of the residues on the sieves of the standardized test sieve set in %, divided by 100. The grain composition is determined according to DIN EN 12620:2008-07 paragraph 4.3 of the The test sieve set is the sieve set according to DIN EN 933-2:2020-09 and the sieves meet the requirements of DIN ISO 3310-1:2017-11.
Das körnige Vorsatzmaterial weist vorzugsweise eine abgestufte Kornzusammensetzung auf. Das körnige Kernmaterial weist vorzugsweise eine abgestufte Kornzusammensetzung auf. Eine abgestufte Kornzusammensetzung weist insbesondere Bestandteile mit verschiedenen Korngrößen auf. The granular facing material preferably has a graded grain composition. The granular core material preferably has a graded granular composition. A graded grain composition has, in particular, components with different grain sizes.
Das körnige Vorsatzmaterial kann in unterschiedlichen Mengen in der Vorsatzmischung enthalten sein. Vorzugsweise sind in der Vorsatzmischung 55 Gew.- % bis 80 Gew.-%, bevorzugt 60 Gew.-% bis 75 Gew.-%, weiter bevorzugt 60 Gew.-% bis 72 Gew.-%, des körnigen Vorsatzmaterials enthalten, bezogen auf das Gesamtgewicht der Vorsatzmischung. Besonders bevorzugt kann die Vorsatzmischung 60 Gew.-% bis 65 Gew.-%, insbesondere 60 bis 64 Gew.-%, des körnigen Vorsatzmaterials enthalten, bezogen auf das Gesamtgewicht der Vorsatzmischung. Die Vorsatzmischung kann besonders bevorzugt auch 67 Gew.-% bis 72 Gew.-% des körnigen Vorsatzmaterials enthalten, bezogen auf das Gesamtgewicht der Vorsatzmischung. The granular facing material can be contained in different amounts in the facing mixture. The facing mixture preferably contains 55% by weight to 80% by weight, preferably 60% by weight to 75% by weight, more preferably 60% by weight to 72% by weight, of the granular facing material on the total weight of the face mix. The front mixture can particularly preferably contain 60% by weight to 65% by weight, in particular 60 to 64% by weight, of the granular front material, based on the total weight of the front mixture. The front mixture can particularly preferably also contain 67% by weight to 72% by weight of the granular front material, based on the total weight of the front mixture.
Das körnige Kernmaterial kann in unterschiedlichen Mengen in der Kernmischung enthalten sein. Vorzugsweise sind in der Kernmischung 60 Gew.-% bis 95 Gew.-%, bevorzugt 65 Gew.-% bis 92,5 Gew.-%, weiter bevorzugt 70 Gew.-% bis 90 Gew.-%, besonders bevorzugt 74 Gew.-% bis 79 Gew.-%, des körnigen Kernmaterials enthalten, bezogen auf das Gesamtgewicht der Kernmischung. The granular core material can be contained in different amounts in the core mixture. The core mixture preferably contains 60% by weight to 95% by weight, preferably 65% by weight to 92.5% by weight, more preferably 70% by weight to 90% by weight, particularly preferably 74% by weight % to 79% by weight of the granular core material, based on the total weight of the core mixture.
Zusätzlich zu den voranstehend genannten Bestandteilen kann die Vorsatzmischung auch noch weitere Bestandteile enthalten, beispielsweise einen Vorsatzfüller. Vorzugsweise enthält die Vorsatzmischung 1 Gew.-% bis 30 Gew.-%, bevorzugt 1 Gew.-% bis 20 Gew.-%, weiter bevorzugt 5 Gew.-% bis 18 Gew.-%, noch bevorzugter 5 bis 15 Gew.-%, noch bevorzugter 5 Gew.-% bis 10 Gew.-%, besonders bevorzugt 6 Gew.-% bis 8 Gew.-%, eines Vorsatzfüllers, bezogen auf das Gesamtgewicht der Vorsatzmischung. In addition to the components mentioned above, the face mixture can also contain other components, for example a face filler. The preliminary mixture preferably contains 1% by weight to 30% by weight, preferably 1% by weight to 20% by weight, more preferably 5% by weight to 18% by weight, even more preferably 5 to 15% by weight. -%, more preferably 5% by weight to 10% by weight, particularly preferably 6 % by weight to 8 % by weight of a face filler, based on the total weight of the face mixture.
Der Vorsatzfüller weist dabei vorzugsweise bei einer Sieblochweite von 0,025 mm einen Siebdurchgang von 63 Gew.-% bis 99 Gew.-%, bevorzugt von 68 Gew.-% bis 99 Gew.-%, weiter bevorzugt von 90 Gew.-% bis 99 Gew.-%, besonders bevorzugt von 95 Gew.-% bis 99 Gew.-%, und bei einer Sieblochweite von 0,015 mm einen Siebdurchgang von 38 Gew.-% bis 73 Gew.-%, bevorzugt von 58 Gew.-% bis 67 Gew.- %, besonders bevorzugt von 61 Gew.-% bis 66 Gew.-%, auf, bezogen auf das Gesamtgewicht des Vorsatzfüllers. With a sieve aperture size of 0.025 mm, the facefiller preferably passes through the sieve from 63% by weight to 99% by weight, preferably from 68% by weight to 99% by weight, more preferably from 90% by weight to 99% by weight Wt 67% by weight, particularly preferably from 61% by weight to 66% by weight, based on the total weight of the facefiller.
Zusätzlich zu den voranstehend genannten Bestandteilen kann die Kernmischung auch noch weitere Bestandteile enthalten, beispielsweise einen Kernfüller. Vorzugsweise enthält die Kernmischung 1 Gew.-% bis 40 Gew.-%, bevorzugt 10 Gew.- % bis 30 Gew.-%, weiter bevorzugt 12,5 Gew.-% bis 30 Gew.-%, besonders bevorzugt 15 Gew.-% bis 27,5 Gew.-%, eines Kernfüllers, bezogen auf das Gesamtgewicht der Kernmischung. In addition to the components mentioned above, the core mixture can also contain other components, for example a core filler. The core mixture preferably contains 1% by weight to 40% by weight, preferably 10% by weight to 30% by weight, more preferably 12.5% by weight to 30% by weight, particularly preferably 15% by weight. -% to 27.5% by weight, based on the total weight of the core mixture, of a core filler.
Der Kernfüller weist dabei vorzugsweise bei einer Sieblochweite von 0,025 mm einen Siebdurchgang von 63 Gew.-% bis 99 Gew.-%, bevorzugt von 68 Gew.-% bis 99 Gew.- %, weiter bevorzugt von 90 Gew.-% bis 99 Gew.-%, besonders bevorzugt von 95 Gew.- % bis 99 Gew.-%, und bei einer Sieblochweite von 0,015 mm einen Siebdurchgang von 38 Gew.-% bis 73 Gew.-%, bevorzugt von 58 Gew.-% bis 67 Gew.-%, besonders bevorzugt von 61 Gew.-% bis 66 Gew.-%, auf, bezogen auf das Gesamtgewicht des Kernfüllers. With a sieve aperture of 0.025 mm, the core filler preferably passes through the sieve from 63% by weight to 99% by weight, preferably from 68% by weight to 99% by weight, more preferably from 90% by weight to 99% by weight Wt 67% by weight, particularly preferably from 61% by weight to 66% by weight, based on the total weight of the core filler.
Die voranstehend angegebenen Siebdurchgänge bei den beiden Sieblochweiten des Vorsatzfüllers können beliebig miteinander kombiniert werden. Die voranstehend angegebenen Siebdurchgänge bei den beiden Sieblochweiten des Kernfüllers können beliebig miteinander kombiniert werden. Es wurde gefunden, dass durch den Einsatz von Vorsatz- und/oder Kernfüllern mit den voranstehend aufgeführten Sieb durchgangen bei den genannten Sieblochweiten die Haftzugfestigkeiten in der Vorsatzbetonschicht und/oder in der Kernbetonschicht, insbesondere von noch nicht ausgehärteten Betonelementen, noch weiter verbessert werden kann. Insbesondere durch den kombinierten Einsatz eines körnigen Vorsatz- und/oder Kernmaterials und eines Vorsatz- und/oder Kernfüllers mit den voranstehend jeweils genannten Sieb durchgangen bei den genannten Sieblochweiten werden optimale Ergebnisse hinsichtlich der Haftzugfestigkeit in der Vorsatzbetonschicht und/oder in der Kernbetonschicht erreicht. Ferner kann dadurch die Vorsatzmischung auch so eingestellt werden, dass sich die dekorativen Eigenschaften des Betonelements nicht oder nur sehr wenig ändern. The screen passes specified above for the two screen hole widths of the facefiller can be combined with one another as desired. The screen passes specified above for the two screen hole sizes of the core filler can be combined with one another as desired. It has been found that through the use of facing and/or core fillers with the above-mentioned screen passed through with the specified screen hole widths, the adhesive tensile strengths in the facing concrete layer and/or in the core concrete layer, in particular of concrete elements that have not yet hardened, can be further improved. In particular, through the combined use of a granular facing and/or core material and a facing and/or core filler with the aforementioned sieve passed through the specified sieve hole widths, optimal results are achieved in terms of tensile strength in the facing concrete layer and/or in the core concrete layer. Furthermore, as a result, the facing mixture can also be adjusted in such a way that the decorative properties of the concrete element do not change or change only very slightly.
Als Vorsatzfüller kommen unterschiedliche Stoffe in Frage. Vorzugsweise ist der Vorsatzfüller ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus, Gesteinsmehle, vorzugsweise klassifizierte Gesteinsmehle, Kalksteinmehle, vorzugsweise klassifizierte Kalksteinmehle, und Mischungen davon. Different materials can be used as endface fillers. The face filler is preferably selected from the group consisting of ground rock, preferably classified ground rock, ground limestone, preferably classified ground limestone, and mixtures thereof.
Das vorstehend für den Vorsatzfüller Gesagte gilt für den Kernfüller entsprechend. What was said above for the face filler applies accordingly to the core filler.
Mit den vorstehend genannten Füllern lassen sich dekorative Betonelemente mit breitem Verwendungsspektrum wirtschaftlich hersteilen, deren dekorative Eigenschaften nicht oder nur langsam verblassen. With the fillers mentioned above, decorative concrete elements with a wide range of uses can be produced economically, the decorative properties of which do not fade or fade only slowly.
Latenthydraulisches Vorsatzbindemittel und/oder puzzolanisches Vorsatzbindemittel können in unterschiedlichen Mengen in der Vorsatzmischung enthalten sein. Vorzugsweise enthält die Vorsatzmischung 15 Gew.-% bis 40 Gew.-%, bevorzugt 20 Gew.-% bis 30 Gew.-%, weiter bevorzugt 20 Gew.-% bis 24 Gew.-% oder 26 Gew.-% bis 29 Gew.-%, besonders bevorzugt 22 Gew.-% bis 24 Gew.-%, an latenthydraulischem Vorsatzbindemittel und/oder puzzolanischem Vorsatzbindemittel, bezogen auf das Gesamtgewicht der Vorsatzmischung. Entsprechend kann die Vorsatzmischung auch nur 15 Gew.-% bis 40 Gew.-%, bevorzugt 20 Gew.-% bis 30 Gew.-%, weiter bevorzugt 20 Gew.-% bis 24 Gew.-% oder 26 Gew.-% bis 29 Gew.-%, besonders bevorzugt 22 Gew.-% bis 24 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Vorsatzmischung, latenthydraulisches Vorsatzbindemittel und kein puzzolanisches Vorsatzbindemittel enthalten. Die Vorsatzmischung kann auch nur 15 Gew.-% bis 40 Gew.-%, bevorzugt 20 Gew.-% bis 30 Gew.-%, weiter bevorzugt 20 Gew.-% bis 24 Gew.-% oder 26 Gew.-% bis 29 Gew.-%, besonders bevorzugt 22 Gew.-% bis 24 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Vorsatzmischung, puzzolanisches Vorsatzbindemittel und kein latenthydraulisches Vorsatzbindemittel enthalten. Latent hydraulic facing binder and/or pozzolanic facing binder can be contained in different amounts in the facing mixture. The preliminary mixture preferably contains 15% by weight to 40% by weight, preferably 20% by weight to 30% by weight, more preferably 20% by weight to 24% by weight or 26% by weight to 29 % by weight, particularly preferably 22% by weight to 24% by weight, of latent hydraulic facing binder and/or pozzolanic facing binder, based on the total weight of the facing mixture. Accordingly, the preliminary mixture can also contain only 15% by weight to 40% by weight, preferably 20% by weight to 30% by weight, more preferably 20% by weight to 24% by weight or 26% by weight up to 29% by weight, particularly preferably 22% by weight to 24% by weight, based on the total weight of the facing mixture, of latent hydraulic facing binder and no pozzolanic facing binder. The preliminary mixture can also contain only 15% by weight to 40% by weight, preferably 20% by weight to 30% by weight, more preferably 20% by weight to 24% by weight or 26% by weight to 29% by weight, particularly preferably 22% by weight to 24% by weight, based on the total weight of the facing mixture, of pozzolanic facing binder and no latent hydraulic facing binder.
Latenthydraulisches Kernbindemittel und/oder puzzolanisches Kernbindemittel können in unterschiedlichen Mengen in der Kernmischung enthalten sein. Vorzugsweise enthält die Kernmischung 10 Gew.-% bis 50 Gew.-%, bevorzugt 10 Gew.-% bis 40 Gew.-%, an latenthydraulischem Kernbindemittel und/oder puzzolanischem Kernbindemittel, bezogen auf das Gesamtgewicht der Kernmischung. Latent hydraulic core binder and/or pozzolanic core binder can be contained in different amounts in the core mixture. The core mixture preferably contains 10% by weight to 50% by weight, preferably 10% by weight to 40% by weight, of latent hydraulic core binder and/or pozzolanic core binder, based on the total weight of the core mixture.
Entsprechend kann die Kernmischung auch nur 10 Gew.-% bis 50 Gew.-%, bevorzugt 10 Gew.-% bis 40 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Kernmischung, latenthydraulisches Kernbindemittel und kein puzzolanisches Kernbindemittel enthalten. Die Kernmischung kann auch nur 10 Gew.-% bis 50 Gew.-%, bevorzugt 10 Gew.-% bis 40 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Kernmischung, puzzolanisches Kernbindemittel und kein latenthydraulisches Kernbindemittel enthalten. Correspondingly, the core mixture can also contain only 10% by weight to 50% by weight, preferably 10% by weight to 40% by weight, based on the total weight of the core mixture, of latent hydraulic core binder and no pozzolanic core binder. The core mixture can also contain only 10% by weight to 50% by weight, preferably 10% by weight to 40% by weight, based on the total weight of the core mixture, of pozzolanic core binder and no latent hydraulic core binder.
Es hat sich herausgestellt, dass die resultierenden Betonelemente bei Verwendung von weniger als 10 Gew.-% an latenthydraulischem Bindemittel und/oder puzzolanischem Bindemittel keine ausreichende Festigkeit in der Vorsatz- bzw. Kernbetonschicht aufweisen. Der Einsatz von mehr als 50 Gew.-% an latenthydraulischem Bindemittel und/oder puzzolanischem Bindemittel ist hingegen unwirtschaftlich. Als latenthydraulisches Vorsatzbindemittel kommen unterschiedliche Stoffe in Frage. Vorzugsweise beträgt im latenthydraulischen Vorsatzbindemittel das Molverhältnis von (CaO + Mg0):Si02 von 0,8 bis 2,5, bevorzugt von 1,0 bis 2,0. Latenthydraulische Vorsatzbindemittel mit einem Molverhältnis von (CaO + Mg0):Si02 im vorgenannten Bereich härten gut aus. It has been found that the resulting concrete elements do not have sufficient strength in the facing or core concrete layer when using less than 10% by weight of latent hydraulic binder and/or pozzolanic binder. On the other hand, the use of more than 50% by weight of latent hydraulic binder and/or pozzolanic binder is uneconomical. Various substances can be used as latent hydraulic facing binders. The molar ratio of (CaO+MgO):SiO 2 in the latent hydraulic facing binder is preferably from 0.8 to 2.5, preferably from 1.0 to 2.0. Latent hydraulic facing binders with a molar ratio of (CaO + Mg0):Si02 in the above range harden well.
Vorteilhafterweise ist das latenthydraulische Vorsatzbindemittel ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Schlacke, Hochofenschlacke, vorzugsweise Hüttensand, insbesondere gemahlener Hüttensand, elektrothermische Phosphorschlacke, Stahlschlacke und Mischungen davon. Weiter bevorzugt ist das latenthydraulische Vorsatzbindemittel Hüttensand, insbesondere gemahlener Hüttensand. Advantageously, the latent hydraulic facing binder is selected from the group consisting of slag, blast furnace slag, preferably blast furnace slag, in particular ground blast furnace slag, electrothermal phosphorus slag, steel slag and mixtures thereof. More preferably, the latent-hydraulic facing binder is blast furnace slag, in particular ground blast furnace slag.
Schlacke kann entweder industrielle Schlacke, also Abfallprodukte von industriellen Verfahren, oder synthetisch hergestellte Schlacke sein. Letztere ist bevorzugt, da industrielle Schlacke nicht immer in konstanter Menge und Güte vorhanden ist. Hochofenschlacke, insbesondere Hüttensand, ist ein Beispiel für Schlacke. Bottom ash can either be industrial bottom ash, i.e. waste products from industrial processes, or synthetic bottom ash. The latter is preferred since industrial slag is not always present in constant quantity and quality. Blast furnace slag, particularly blast furnace slag, is an example of slag.
Gemahlener Hüttensand variiert hinsichtlich der Feinheit und der Partikelgrößenverteilung abhängig von seinem Ursprung und der Behandlungsart. Die Feinheit hat dabei einen Einfluss auf die Reaktivität. Als Maß für die Feinheit kann insbesondere der Blaine Wert verwendet werden. Vorzugsweise weist der gemahlene Hüttensand einen Blaine Wert von 200 bis 1000 m2 kg 1, weiter bevorzugt von 450 bis 650 m2 kg·1, auf. Ground blast furnace slag varies in fineness and particle size distribution depending on its origin and the type of treatment. The fineness has an influence on the reactivity. The Blaine value in particular can be used as a measure of the fineness. The ground blast furnace slag preferably has a Blaine value of from 200 to 1000 m 2 kg 1 , more preferably from 450 to 650 m 2 kg 1 .
Elektrothermische Phosphorschlacke ist ein Abfallprodukt der elektrothermischen Phosphorherstellung. Elektrothermische Phosphorschlacke ist weniger reaktiv als Hochofenschlacke und enthält etwa von 45 bis 50 Gew.-% CaO, etwa von 0,5 bis 3 Gew.-% MgO, etwa von 38 bis 43 Gew.-% S1O2, etwa von 2 bis 5 Gew.-% AI2O3 und etwa von 0,2 bis 3 Gew.-% Fe2Ü3 sowie Fluoride und Phosphate. Stahlschlacke ist ein Abfallprodukt der Stahlherstellung und kann in seiner Zusammensetzung erheblich variieren. Electrothermal phosphorus slag is a waste product of electrothermal phosphorus production. Electrothermal phosphorus slag is less reactive than blast furnace slag and contains about 45 to 50 wt% CaO, about 0.5 to 3 wt% MgO, about 38 to 43 wt% S1O2, about 2 to 5 wt% .-% Al2O3 and about 0.2 to 3 wt .-% Fe2Ü 3 and fluorides and phosphates. Steel slag is a waste product of steel production and can vary considerably in its composition.
Besonders bevorzugt beträgt im latenthydraulischen Bindemittel das Molverhältnis von (CaO + Mg0):Si02 von 0,8 bis 2,5 und das latenthydraulische Bindemittel ist aus den vorgenannten Stoffen ausgewählt. The molar ratio of (CaO+MgO):SiO 2 in the latently hydraulic binder is particularly preferably from 0.8 to 2.5 and the latently hydraulic binder is selected from the aforementioned substances.
Das vorstehend für das latenthydraulische Vorsatzbindemittel Gesagte gilt für das latenthydraulische Kernbindemittel entsprechend. What was said above for the latent hydraulic facing binder applies accordingly to the latent hydraulic core binder.
Als puzzolanisches Vorsatzbindemittel kommen unterschiedliche Stoffe in Frage. Vorzugsweise ist das puzzolanische Vorsatzbindemittel ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus amorphem Siliciumdioxid, gefälltem Siliciumdioxid, pyrogenem Siliciumdioxid, Mikrosilica, Glasmehl, Flugasche wie Braunkohlenflugasche oder Steinkohlenflugasche, Metakaolin, natürliche Puzzolane wie Tuff, Trass oder Vulkanasche, natürliche und synthetische Zeolithe und Mischungen davon. Besonders bevorzugt ist das puzzolanische Vorsatzindemittel amorphes Siliciumdioxid. Various materials can be used as pozzolanic facing binders. Preferably, the pozzolanic facing binder is selected from the group consisting of amorphous silica, precipitated silica, fumed silica, microsilica, glass flour, fly ash such as lignite fly ash or bituminous coal fly ash, metakaolin, natural pozzolans such as tuff, trass or volcanic ash, natural and synthetic zeolites, and mixtures thereof. Most preferably, the pozzolanic binder prefix is amorphous silica.
Das amorphe Siliciumdioxid zeigt vorzugsweise keine Kristallinität in einem Pulverdiffraktogramm. Vorzugsweise wird Glasmehl auch als amorphes Siliciumdioxid angesehen. Vorteilhafterweise weist das amorphe Siliciumdioxid einen S1O2 Gehalt von mindestens 80 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 90 Gew.-%, auf. Gefälltes Siliciumdioxid wird industriell vorzugsweise durch Fällen von Wasserglass erhalten. Je nach Herstellungsart kann gefälltes Siliciumdioxid auch als Silicagel bezeichnet werden. Pyrogenes Siliciumdioxid wird durch Reaktion von Chlorsilanen wie Siliciumtetrachlorid in einer Knallgasflamme hergestellt. Pyrogenes Siliciumdioxid ist amorphes S1O2 Pulver mit einem Partikeldurchmesser von 5 bis 50 nm und einer spezifischen Oberfläche von 50 bis 600 m2 g-1. Microsilica ist ein Nebenprodukt der Silicium- oder der Ferrosiliciumherstellung und enthält große Anteile an amorphem S1O2 Pulver. Die Partikel haben Durchmesser von etwa 0,1 pm. Die spezifische Oberfläche ist im Bereich von 15 bis 30 m2 g-1. The amorphous silica preferably shows no crystallinity in a powder diffractogram. Preferably, glass flour is also considered to be amorphous silica. The amorphous silicon dioxide advantageously has an S1O2 content of at least 80% by weight, preferably at least 90% by weight. Precipitated silicon dioxide is obtained industrially preferably by precipitating water glass. Depending on how it is produced, precipitated silicon dioxide can also be referred to as silica gel. Fumed silica is produced by reacting chlorosilanes such as silicon tetrachloride in an oxyhydrogen flame. Fumed silica is amorphous S1O2 powder with a particle diameter of 5 to 50 nm and a specific surface area of 50 to 600 m 2 g- 1 . Microsilica is a by-product of silicon or ferrosilicon production and contains large amounts of amorphous S1O2 powder. The particles have a diameter of about 0.1 μm. The specific surface is in the range of 15 to 30 m 2 g- 1 .
Flugaschen werden beispielsweise bei der Verbrennung in Kohlekraftwerken gebildet. Flugaschen der Klasse F enthalten nach WO 2008/012438 A2 weniger als 8 Gew.-%, vorzugsweise weniger als 5 Gew.-%, CaO. Fly ash is formed, for example, during combustion in coal-fired power plants. According to WO 2008/012438 A2, class F fly ash contains less than 8% by weight, preferably less than 5% by weight, of CaO.
Metakaolin wird durch Dehydratisierung von Kaolin gebildet. Während Kaolin im Temperaturbereich von 100 bis 200 °C physikalisch gebundenes Wasser abgibt, finden der Zusammenbruch der Gitterstruktur und die Bildung von Metakaolin (AI2S12O7) in einem Bereich von 500 bis 800 °C statt. Reines Metakaolin enthält vorzugsweise entsprechend etwa 54 Gew.-% S1O2 und etwa 46 Gew.-% AI2O3. Metakaolin is formed by dehydration of kaolin. While kaolin releases physically bound water in the temperature range of 100 to 200 °C, the collapse of the lattice structure and the formation of metakaolin (AI2S12O7) take place in a range of 500 to 800 °C. Pure metakaolin preferably contains about 54% by weight S1O2 and about 46% by weight Al2O3.
Das vorstehend für das puzzolanische Vorsatzbindemittel Gesagte gilt für das puzzolanische Kernbindemittel entsprechend. What was said above for the pozzolanic facing binder applies accordingly to the pozzolanic core binder.
Es wurde gefunden, dass mit den vorgenannten latenthydraulischen und puzzolanischen Vorsatzbindemitteln und Kernbindemitteln Betonelemente hergestellt werden können, deren dekorative Eigenschaften nicht oder nur sehr langsam verblassen und die eine gute Verbund-Haftzugfestigkeit bei einer guten C02-Bilanz aufweisen. It has been found that with the aforementioned latent hydraulic and pozzolanic facing binders and core binders, concrete elements can be produced whose decorative properties do not fade or fade only very slowly and which have good bond strength with a good CO2 balance.
Als alkalisches Vorsatzhärtungsmittel kommen unterschiedliche Substanzen in Frage. Vorzugsweise ist das alkalische Vorsatzhärtungsmittel ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Alkalimetalloxide, Alkalimetallhydroxide, Alkalimetallcarbonate, Alkalimetallsilikate, Alkalimetallaluminate und Mischungen davon, bevorzugt bestehend aus Alkalimetallhydroxide, Alkalimetallsilikate und Mischungen davon. Various substances can be used as alkaline hardening agents. The alkaline preliminary curing agent is preferably selected from the group consisting of alkali metal oxides, alkali metal hydroxides, alkali metal carbonates, alkali metal silicates, alkali metal aluminates and mixtures thereof, preferably consisting of alkali metal hydroxides, alkali metal silicates and mixtures thereof.
Beispiele für Alkalimetalloxide sind L12O, Na2Ü, K2O, (NH O und Mischungen davon. Beispiele für Alkalimetallhydroxide sind LiOH, NaOH, KOH, NH4OH und Mischungen davon. Beispiele für Alkalimetallcarbonate sind U2CO3, Na2CC>3, K2CO3, (NFD^CCh und Mischungen davon. Aufgrund seiner Ähnlichkeit zu den Alkalimetallionen wird das Ammoniumion ebenfalls aufgeführt. Examples of alkali metal oxides are L12O, Na2Ü, K2O, (NHO and mixtures thereof. Examples of alkali metal hydroxides are LiOH, NaOH, KOH, NH4OH and mixtures from that. Examples of alkali metal carbonates are U2CO3, Na2CC> 3 , K2CO3, (NFD^CCh and mixtures thereof. The ammonium ion is also listed due to its similarity to the alkali metal ions.
Zweckmäßigerweise sind Alkalimetallsilikate ausgewählt aus Verbindungen mit der empirischen Formel m S1O2 n M2O, wobei M Li, Na, K oder NFD oder eine Mischung davon, bevorzugt Na oder K, ist. Das molare Verhältnis von m:n beträgt von 0,5 bis 3,6, vorzugsweise von 0,6 bis 3,0, besonders bevorzugt von 0,7 bis 2,0. Als besonders zweckmäßiges Alkalimetallsilikat hat sich Wasserglas, insbesondere flüssiges Wasserglas, weiter bevorzugt flüssiges Natrium- und/oder Kaliumwasserglas herausgestellt. Kieselsäure, insbesondere wässrige Kieselsäure, ist ein weiteres zweckmäßiges Alkalimetallsilikat. Conveniently, alkali metal silicates are selected from compounds having the empirical formula m S1O2 n M2O, where M is Li, Na, K or NFD or a mixture thereof, preferably Na or K. The molar ratio of m:n is from 0.5 to 3.6, preferably from 0.6 to 3.0, particularly preferably from 0.7 to 2.0. Water glass, in particular liquid water glass, more preferably liquid sodium and/or potassium water glass, has proven to be a particularly useful alkali metal silicate. Silicic acid, particularly hydrous silicic acid, is another useful alkali metal silicate.
Die vorgenannten alkalischen Vorsatzhärtungsmittel werden vorzugsweise als wässrige Lösung eingesetzt. Dies erleichtert die Dosierbarkeit. The alkaline hardening agents mentioned above are preferably used as an aqueous solution. This facilitates dosing.
Mit den vorgenannten alkalischen Vorsatzhärtungsmitteln lässt sich das Aushärten der Vorsatzbetonschicht gut einstellen. Ferner zeigen diese alkalischen Vorsatzhärtungsmittel eine gute Kompatibilität mit den übrigen Komponenten in der Vorsatzmischung. The hardening of the facing concrete layer can be adjusted well with the aforementioned alkaline facing hardening agents. Furthermore, these alkaline hardening agents show good compatibility with the other components in the mixture.
Das alkalische Vorsatzhärtungsmittel kann in unterschiedlichen Mengen in der Mischung enthalten sein. Vorzugsweise enthält die Vorsatzmischung 1 Gew.-% bis 15 Gew.-%, bevorzugt 1 Gew.-% bis 10 Gew.-%, weiter bevorzugt 3 Gew.-% bis 5 Gew.-%, noch bevorzugter 3,15 Gew.-% bis 4,85 Gew.-%, noch bevorzugter 3,25 Gew.-% bis 3,65 Gew.-% oder 4,0 Gew.-% bis 4,75 Gew.-%, besonders bevorzugt 4,25 Gew.-% bis 4,75 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt 4,25 Gew.-% bis 4,45 Gew.-%, des alkalischen Vorsatzhärtungsmittel, bezogen auf das Gesamtgewicht der Vorsatzmischung. Gute Ergebnisse stellen sich auch ein, wenn die Vorsatzmischung 3,25 Gew.-% bis 3,65 Gew.-% des alkalischen Vorsatzhärtungsmittels enthält, bezogen auf das Gesamtgewicht der Vorsatzmischung. Es wurde herausgefunden, dass die Vorsatzbetonschicht bei Einsatz von weniger als 1 Gew.-% des alkalischen Härtungsmittels zu langsam aushärtet. Bei Einsatz von mehr als 15 Gew.-% an alkalischem Härtungsmittel kann die Aushärtung zu schnell einsetzen, so dass die resultierende Vorsatzbetonschicht, nicht mehr gut verdichtet werden kann. The alkaline hardening agent can be included in the mixture in different amounts. The preliminary mixture preferably contains 1% by weight to 15% by weight, preferably 1% by weight to 10% by weight, more preferably 3% by weight to 5% by weight, even more preferably 3.15% by weight. -% to 4.85% by weight, more preferably 3.25% to 3.65% by weight or 4.0% to 4.75% by weight, most preferably 4.25 % by weight to 4.75% by weight, very particularly preferably 4.25% by weight to 4.45% by weight, of the alkaline hardening agent set, based on the total weight of the mixture set. Good results are also obtained when the face mix contains from 3.25% to 3.65% by weight of the alkaline hardener head, based on the total weight of the face mix. It was found that the The facing concrete layer hardens too slowly when using less than 1% by weight of the alkaline hardening agent. If more than 15% by weight of alkaline hardening agent is used, hardening can start too quickly, so that the resulting facing concrete layer can no longer be compacted well.
Als alkalisches Kernhärtungsmittel kommen unterschiedliche Substanzen in Frage. Vorzugsweise umfasst das alkalische Kernhärtungsmittel mindestens eine organische und/oder mindestens eine anorganische Base. Various substances can be used as alkaline core hardening agents. Preferably, the alkaline core hardener comprises at least one organic and/or at least one inorganic base.
Beispiele für anorganische Basen sind die vorstehend genannten alkalischen Vorsatzhärtungsmittel. Beispiele für organische Basen sind insbesondere Aminbasen wie Ammoniak und Mono-, Di- und Trialkylamine, beispielsweise Triethylamin. Examples of inorganic bases are the alkaline preliminary hardeners mentioned above. Examples of organic bases are, in particular, amine bases such as ammonia and mono-, di- and trialkylamines, for example triethylamine.
Mit den vorgenannten alkalischen Kernhärtungsmitteln lässt sich das Aushärten der Kernbetonschicht gut einstellen. The hardening of the core concrete layer can be adjusted well with the aforementioned alkaline core hardening agents.
Das alkalische Kernhärtungsmittel kann in unterschiedlichen Mengen in der Mischung enthalten sein. Vorzugsweise enthält die Kernmischung 0,1 Gew.-% bis 15 Gew.-%, bevorzugt 0,5 Gew.-% bis 10 Gew.-%, des alkalischen Kernhärtungsmittels, bezogen auf das Gesamtgewicht der Kernmischung. The alkaline core hardening agent can be included in the mixture in varying amounts. The core mixture preferably contains from 0.1% to 15% by weight, preferably from 0.5% to 10% by weight, of the alkaline core hardening agent, based on the total weight of the core mixture.
Erfindungsgemäß enthält die Vorsatzmischung Wasser. Vorzugsweise enthält die Vorsatzmischung 1 Gew.-% bis 20 Gew.-%, bevorzugt 3 Gew.-% bis 15 Gew.-%, weiter bevorzugt 3 Gew.-% bis 7 Gew.-%, noch bevorzugter 3,5 Gew.-% bis 6,5 Gew.-%, noch bevorzugter 4,0 Gew.-% bis 6,2 Gew.-%, noch weiter bevorzugt 4,2 Gew.-% bis 4,9 Gew.-%, besonders bevorzugt 4,2 Gew.-% bis 4,8 Gew.-%, Wasser, bezogen auf das Gesamtgewicht der Vorsatzmischung. Gute Ergebnisse stellen sich auch ein, wenn die Vorsatzmischung 5,2 Gew.-% bis 6,2 Gew.-% Wasser enthält, bezogen auf das Gesamtgewicht der Vorsatzmischung. Vorzugsweise enthält die Kernmischung 1 Gew.-% bis 20 Gew.-%, bevorzugt 3 Gew.-% bis 15 Gew.-%, weiter bevorzugt 3 Gew.-% bis 10 Gew.-%, Wasser, bezogen auf das Gesamtgewicht der Kernmischung. According to the invention, the facing mixture contains water. The preliminary mixture preferably contains 1% by weight to 20% by weight, preferably 3% by weight to 15% by weight, more preferably 3% by weight to 7% by weight, even more preferably 3.5% by weight. -% to 6.5% by weight, more preferably 4.0% to 6.2% by weight, even more preferably 4.2% to 4.9% by weight, particularly preferred 4.2% to 4.8% by weight of water, based on the total weight of the face mix. Good results are also achieved when the face mixture contains 5.2% by weight to 6.2% by weight of water, based on the total weight of the face mixture. The core mixture preferably contains 1% by weight to 20% by weight, preferably 3% by weight to 15% by weight, more preferably 3% by weight to 10% by weight, of water, based on the total weight of the core mix.
Neben den vorstehend beschriebenen Komponenten kann die Vorsatzmischung auch noch weitere Bestandteile enthalten. Beispielsweise kann die Vorsatzmischung auch einen oder mehrere Zuschlagstoffe wie Kies, Splitt, Sand, Perlit, Kieselguhr oder Vermiculit enthalten. Ferner kann die Vorsatzmischung Zement und/oder einen oder mehrere Zuschlagstoffe wie Kies, Splitt, Sand, Perlit, Kieselguhr oder Vermiculit, und/oder ein oder mehrere Additive ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Weichmacher, Antischaummittel, Wasserrückhaltemittel, Dispergiermittel, Pigment, Fasern, redispergierbare Pulver, Netzmittel, Imprägniermittel, Komplexbildner und Rheologieadditive, enthalten. In addition to the components described above, the facing mixture can also contain other ingredients. For example, the facing mixture can also contain one or more additives such as gravel, grit, sand, perlite, kieselguhr or vermiculite. Furthermore, the facing mixture can contain cement and/or one or more aggregates such as gravel, grit, sand, perlite, kieselguhr or vermiculite, and/or one or more additives selected from the group consisting of plasticizers, anti-foaming agents, water retention agents, dispersants, pigments, fibers, redispersible powders, wetting agents, impregnating agents, complexing agents and rheology additives.
Die Vorsatzmischung kann insbesondere bis zu 5 Gew.-% oder bis zu 10 Gew.-% Zement enthalten. Alternativ kann die Vorsatzmischung insbesondere frei von Zement sein. Ist die Vorsatzmischung frei von Zement, können insbesondere Betonelemente hergestellt werden, die eine vorteilhafte Kohlenstoffdioxid-Bilanz aufweisen. The facing mixture can in particular contain up to 5% by weight or up to 10% by weight of cement. Alternatively, the facing mixture can in particular be free of cement. If the facing mixture is free of cement, concrete elements can be produced in particular, which have an advantageous carbon dioxide balance.
Vorteilhafterweise enthält die Vorsatzmischung Erhärtungsregler. Als Erhärtungsregler kommen insbesondere Abbindeverzögerer und/oder Abbindebeschleuniger in Frage. The facing mixture advantageously contains hardening regulators. Setting retarders and/or setting accelerators are particularly suitable as hardening regulators.
Ebenso kann die Kernmischung insbesondere einen oder mehrere Zuschlagstoffe wie Kies, Splitt, Sand, Perlit, Kieselguhr oder Vermiculit enthalten. Ferner kann die Kernmischung Zement und/oder einen oder mehrere Zuschlagstoffe wie Kies, Splitt, Sand, Perlit, Kieselguhr oder Vermiculit, und/oder ein oder mehrere Additive ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Weichmacher, Antischaummittel, Wasserrückhaltemittel, Dispergiermittel, Pigment, Fasern, redispergierbare Pulver, Netzmittel, Imprägniermittel, Komplexbildner und Rheologieadditive, enthalten. Darüber hinaus kann die Kernbetonschicht auch andere Zuschlagstoffe aufweisen. Vorzugsweise enthält die Kernbetonschicht 1 Gew.-% oder mehr, bevorzugt 5 Gew.-% oder mehr, weiter bevorzugt 15 Gew.-% oder mehr, besonders bevorzugt 17,5 Gew.-% oder mehr, Opal, Flint, Chalcedon und/oder Grauwacke. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform enthält die Kernbetonschicht 5 Gew.-% bis 30 Gew.-%, insbesondere 5 Gew.-% bis 20 Gew.-% Opal, Flint, Chalcedon und/oder Grauwacke. Es hat sich gezeigt, dass sich durch den Einsatz dieser Zuschläge in diesen Mengen die Betonelemente wirtschaftlich hersteilen lassen, aber die Alkali-Kieselsäure-Reaktion dennoch nicht stark ausgeprägt ist. Likewise, the core mixture can in particular contain one or more aggregates such as gravel, grit, sand, perlite, kieselguhr or vermiculite. Furthermore, the core mixture can contain cement and/or one or more aggregates such as gravel, grit, sand, perlite, kieselguhr or vermiculite, and/or one or more additives selected from the group consisting of plasticizers, antifoam agents, water retention agents, dispersants, pigment, fibers, redispersible powders, wetting agents, impregnating agents, complexing agents and rheology additives. In addition, the core concrete layer can also have other aggregates. The core concrete layer preferably contains 1% by weight or more, preferably 5% by weight or more, more preferably 15% by weight or more, particularly preferably 17.5% by weight or more, of opal, flint, chalcedony and/or or greywacke. According to a preferred embodiment, the core concrete layer contains 5% by weight to 30% by weight, in particular 5% by weight to 20% by weight, of opal, flint, chalcedony and/or greywacke. It has been shown that the concrete elements can be produced economically by using these aggregates in these quantities, but the alkali-silicic acid reaction is not very pronounced.
Gemäß einer Ausführungsform weist die Kernbetonschicht einen freien Alkaligehalt von 1500 g/m3 und mehr auf. According to one embodiment, the core concrete layer has a free alkali content of 1500 g/m 3 and more.
Die Kernmischung kann insbesondere bis zu 5 Gew.-% oder bis zu 10 Gew.-% Zement enthalten. Alternativ kann die Kernmischung insbesondere frei von Zement sein. Ist die Kernmischung frei von Zement, können insbesondere Betonelemente hergestellt werden, die eine vorteilhafte Kohlenstoffdioxid-Bilanz aufweisen. The core mixture can in particular contain up to 5% by weight or up to 10% by weight of cement. Alternatively, the core mix can be free of cement in particular. If the core mix is free of cement, concrete elements can be produced that have an advantageous carbon dioxide balance.
Vorteilhafterweise enthält die Kernmischung Erhärtungsregler. Als Erhärtungsregler kommen insbesondere Abbindeverzögerer und/oder Abbindebeschleuniger in Frage. Advantageously, the core mixture contains setting regulators. Setting retarders and/or setting accelerators are particularly suitable as hardening regulators.
Mit den vorgenannten Additiven können die Eigenschaften der Vorsatzmischung und/oder der Kernmischung gut gesteuert werden. Insbesondere kann mit den vorgenannten Additiven auch das Erhärtungsverhalten gut gesteuert werden. The properties of the facing mixture and/or the core mixture can be well controlled with the aforementioned additives. In particular, the hardening behavior can also be well controlled with the aforementioned additives.
Die Vorsatzmischung enthält vorzugsweise 0,1 Gew.-% bis 2 Gew.-%, weiter bevorzugt 0,4 Gew.-% bis 1,5 Gew.-% an Additiven, bezogen auf das Gesamtgewicht der Vorsatzmischung. Zweckmäßigerweise enthält die Vorsatzmischung 0,025 Gew.- % bis 0,097 Gew.-% oder 1,5 Gew.-% bis 2 Gew.-% Abbindeverzögerer und/oder Abbindebeschleuniger. Die Kernmischung enthält vorzugsweise 0,1 Gew.-% bis 1 Gew.-%, weiter bevorzugt 0,3 Gew.-% bis 0,9 Gew.-% an Additiven, bezogen auf das Gesamtgewicht der Kernmischung. Zweckmäßigerweise enthält die Kernmischung 0,0225 Gew.-% bis 0,0975 Gew.-% oder 1,0 Gew.-% bis 1,9 Gew.-% Abbindeverzögerer und/oder Abbindebeschleuniger. The preliminary mixture preferably contains 0.1% by weight to 2% by weight, more preferably 0.4% by weight to 1.5% by weight, of additives, based on the total weight of the preliminary mixture. The facing mixture expediently contains 0.025% by weight to 0.097% by weight or 1.5% by weight to 2% by weight of setting retarder and/or setting accelerator. The core mixture preferably contains 0.1% by weight to 1% by weight, more preferably 0.3% by weight to 0.9% by weight, of additives, based on the total weight of the core mixture. The core mixture expediently contains 0.0225% by weight to 0.0975% by weight or 1.0% by weight to 1.9% by weight of setting retarder and/or setting accelerator.
Das Betonelement weist vorzugsweise eine Verdichtungsklasse gemäß der Norm DIN 1045-2 C0 oder C01 auf. Vorzugsweise ist das Betonelement ein Betonstein, eine Betonplatte, ein Betonmauerelement oder eine Betonstufe. The concrete element preferably has a compaction class according to the standard DIN 1045-2 C0 or C01. Preferably, the concrete element is a concrete block, a concrete slab, a concrete wall element or a concrete step.
Ferner weist das Betonelement vorzugsweise eine Druckfestigkeit nach DIN EN 12390-3, insbesondere DIN EN 12390-3:2019-10, gemessen nach 28 Tagen, von weniger als 110 N /mm2, bevorzugt weniger als 100 N /mm2, weiter bevorzugt weniger als 85 N/mm2, besonders bevorzugt weniger als 82,5 N/mm2, auf. Furthermore, the concrete element preferably has a compressive strength according to DIN EN 12390-3, in particular DIN EN 12390-3:2019-10, measured after 28 days, of less than 110 N/mm 2 , preferably less than 100 N/mm 2 , more preferably less than 85 N/mm 2 , particularly preferably less than 82.5 N/mm 2 .
Ferner weist die Kernbetonschicht des Betonelements vorzugweise 28 Tage nach der Herstellung eine Haftzugfestigkeit, gemessen nach DAfSt Richtlinie „Schutz und Instandsetzungen von Betonbauteilen“, Teil 4, Abschnitt 5.5.11, 2001, von 1,0 MPa oder mehr, bevorzugt von 1,3 MPa oder mehr, weiter bevorzugt von 1,5 MPa oder mehr, besonders bevorzugt von 2,0 MPa oder mehr, auf. Furthermore, the core concrete layer of the concrete element preferably 28 days after production has an adhesive strength, measured according to DAfSt guideline "Protection and repairs of concrete components", Part 4, Section 5.5.11, 2001, of 1.0 MPa or more, preferably 1.3 MPa or more, more preferably 1.5 MPa or more, particularly preferably 2.0 MPa or more.
Das erfindungsgemäße Betonelement zeichnet sich durch eine gute Verbund- Haftzugfestigkeit aus. Vorzugweise weist das Betonelement 28 Tage nach der Herstellung eine Verbund-Haftzugfestigkeit, gemessen nach DAfSt Richtlinie „Schutz und Instandsetzungen von Betonbauteilen“, Teil 4, Abschnitt 5.5.11, 2001, von 0,75 MPa oder mehr, bevorzugt von 1,0 MPa oder mehr, weiter bevorzugt von 1,15 MPa oder mehr, noch weiter bevorzugt von 1,3 MPa, besonders bevorzugt 1,5 MPa oder mehr, auf. Die Haftzugfestigkeiten können sich insbesondere innerhalb der ersten drei bis vier Monate nach Herstellung der Betonelement ändern, insbesondere können sie sich während dieser Zeit erhöhen. The concrete element according to the invention is characterized by good bond strength. The concrete element preferably has a composite tensile strength 28 days after production, measured according to DAfSt guideline "Protection and repairs of concrete components", Part 4, Section 5.5.11, 2001, of 0.75 MPa or more, preferably 1.0 MPa or more, more preferably 1.15 MPa or more, even more preferably 1.3 MPa, particularly preferably 1.5 MPa or more. The adhesive tensile strengths can change, in particular, within the first three to four months after production of the concrete element, and in particular they can increase during this time.
Die Erfindung stellt auch ein Verfahren zur Herstellung erfindungsgemäßer Betonelemente bereit, umfassend die Schritte: a. Herstellen einer Vorsatzzusammensetzung enthaltend als Bestandteile i. körniges Vorsatzmaterial, ii. optional Pigment, iii. optional Füller, iv. Wasser, v. latenthydraulisches Vorsatzbindemittel und/oder puzzolanisches Vorsatzbindemittel, und vi. alkalisches Vorsatzhärtungsmittel, b. Mischen der Vorsatzzusammensetzung um eine Vorsatzmischung zu erhalten, c. Herstellen einer Kernzusammensetzung enthaltend als Bestandteile i. körniges Kernmaterial, ii. Wasser, iii. latenthydraulisches Kernbindemittel und/oder puzzolanisches Kernbindemittel, und iv. alkalisches Kernhärtungsmittel, d. Mischen der Kernzusammensetzung um eine Kernmischung zu erhalten, e. Einfüllen der Kernmischung und der Vorsatzmischung in mindestens eine Form, f. Verdichten der Kernmischung und der Vorsatzmischung in der Form, um mindestens ein Grünbetonelement zu erhalten. The invention also provides a method for producing concrete elements according to the invention, comprising the steps of: a. Production of a facing composition containing as components i. granular end paper, ii. optional pigment, iii. optional filler, iv. water, v. latent hydraulic facing binder and/or pozzolanic facing binder, and vi. alkaline hardener, b. Mixing the front-end composition to obtain a front-end mixture, c. Preparation of a core composition containing as components i. granular core material, ii. water, iii. latent hydraulic core binder and/or pozzolanic core binder, and iv. alkaline core hardener, d. mixing the core composition to obtain a core blend, e. Filling the core mix and the facing mix into at least one mold, f. Compacting the core mix and the facing mix in the mold to obtain at least one green concrete element.
Vorzugsweise werden die Kernmischung und die Vorsatzmischung in mindestens einer Form verdichtet. Das Verdichten kann mittels Stempeln, Pressen und/oder Vibration erfolgen. Beim Stempeln wird der Beton in der Form vorzugsweise für einen Zeitraum von 1 bis 20 Sekunden, bevorzugt 2,5 bis 4,5 Sekunden, durch Vibration verdichtet. Beim Stempeln kann der Beton in der Form mit einem Druck von 1,0 MPa oder weniger verdichtet werden. Preferably, the core mix and the face mix are compacted in at least one mold. Compacting can be done by stamping, pressing and/or vibration. When stamping, the concrete in the mold is preferably compacted by vibration for a period of 1 to 20 seconds, preferably 2.5 to 4.5 seconds. When stamping, the concrete can be compacted in the mold with a pressure of 1.0 MPa or less.
Beim Pressen wird der Beton in der Form vorzugsweise mit einen Druck von 125 MPa oder mehr, weiter bevorzugt 125 MPa bis 250 MPa, verdichtet. Beim Pressen wird der Beton in der Form vorzugsweise für einen Zeitraum von 5 bis 20 Sekunden, weiter bevorzugt 5 bis 10 Sekunden, im Wesentlichen ohne Vibration verdichtet. Vorzugsweise werden die Verfahrensschritte in der oben angegebenen Reihenfolge durchgeführt. During pressing, the concrete in the mold is preferably compacted with a pressure of 125 MPa or more, more preferably 125 MPa to 250 MPa. During pressing, the concrete in the mold is compacted preferably for a period of 5 to 20 seconds, more preferably 5 to 10 seconds, with essentially no vibration. The process steps are preferably carried out in the order given above.
Gemäß einer Ausführungsform wird in Schritt e. zunächst die Vorsatzmischung in die Form eingefüllt und anschließend die Kernmischung auf die Vorsatzmischung in der Form eingefüllt und danach die Vorsatzmischung in Kontakt mit der Kernmischung in der Form verdichtet. According to one embodiment, in step e. firstly the facing mixture is filled into the mold and then the core mixture is filled onto the facing mixture in the mold and then the facing mixture is compacted in contact with the core mixture in the mold.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird in Schritt e. zunächst die Kernmischung in die Form eingefüllt und anschließend die Vorsatzmischung auf die Kernmischung in der Form eingefüllt und danach die Kernmischung in Kontakt mit der Vorsatzmischung in der Form verdichtet. According to a further embodiment, in step e. First the core mixture is filled into the mold and then the face mixture is filled onto the core mixture in the mold and the core mixture is then compacted in contact with the face mixture in the mold.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform wird in Schritt e. die Kernmischung nicht in eine Form eingefüllt, sondern in einen Strang gepresst und gemeinsam oder anschließend die Vorsatzmischung in den Strang gepresst und danach in Schritt f. die Kernmischung in Kontakt mit der Vorsatzmischung im Strang verdichtet. Aus dem Strang werden durch Zuschneiden und Ablegen auf Formtafeln die Betonelemente erhalten. Ferner werden die Bestandteile der Vorsatzzusammensetzung vorteilhafterweise in der angegebenen Reihenfolge dosiert. Zweckmäßigerweise werden die Bestandteile der Kernzusammensetzung in der angegebenen Reihenfolge dosiert. Es wurde gefunden, dass bei Zugabe der Bestandteile in der oben angegebenen Reihenfolge eine gute Verarbeitbarkeit der Vorsatzzusammensetzung und/oder der Kernzusammensetzung erreicht wird. Es hat sich zudem als zweckmäßig herausgestellt, wenn die Bestandteile der Vorsatzzusammensetzung beim Dosieren schon vermischt werden. Das Gleiche gilt für die Kernzusammensetzung. According to an alternative embodiment, in step e. the core mixture is not filled into a mold but pressed into a strand and the facing mixture is pressed into the strand together or subsequently and then in step f. the core mixture is compacted in contact with the facing mixture in the strand. The concrete elements are obtained from the strand by cutting it to size and placing it on form panels. Furthermore, the components of the face composition are advantageously dosed in the order given. The components of the core composition are expediently dosed in the order given. It has been found that when the components are added in the order given above, good processability of the face composition and/or the core composition is achieved. In addition, it has proven to be expedient if the components of the end-use composition are already mixed during dosing. The same applies to the core composition.
Für das körnige Vorsatzmaterial, das körnige Kernmaterial, den Vorsatzfüller, den Kernfüller, das Wasser, das latenthydraulische Vorsatzbindemittel und/oder das puzzolanische Vorsatzbindemittel, das latenthydraulische Kernbindemittel und/oder das puzzolanische Kernbindemittel, das alkalische Vorsatzhärtungsmittel und das alkalische Kernhärtungsmittel gilt das voranstehend für das erfindungsgemäße Betonelement Gesagte entsprechend, insbesondere auch im Hinblick auf die eingesetzten Mengen der Bestandteile. The above applies to the granular facing material, the granular core material, the facing filler, the core filler, the water, the latent hydraulic facing binder and/or the pozzolanic facing binder, the latent hydraulic core binder and/or the pozzolanic core binder, the alkaline facing hardening agent and the alkaline core hardening agent concrete element according to the invention said accordingly, in particular also with regard to the amounts of the components used.
Ferner können die Vorsatzzusammensetzung und/oder die Kernzusammensetzung auch die voranstehend aufgeführten weiteren Bestandteile wie Zement, Zuschlagstoffe, Additive, Abbindeverzögerer und/oder Abbindebeschleuniger enthalten. Vorteilhafterweise werden Zuschlagstoffe, Additive Abbindeverzögerer und/oder Abbindebeschleuniger mit dem Wasser oder dem optionalen Pigment, vorzugsweise mit dem Wasser, zudosiert. Furthermore, the facing composition and/or the core composition can also contain the other components listed above, such as cement, aggregates, additives, setting retarders and/or setting accelerators. Advantageously, aggregates, additives, setting retarders and/or setting accelerators are metered in with the water or the optional pigment, preferably with the water.
Im erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, die Oberfläche der Betonelemente zu gestalten. Gemäß einer Ausführungsform wird vor dem Verdichten auf die Vorsatzmischung in der mindestens einen Form eine Portion eines gekörnten Materials enthaltend (a) eine Einstreukomponente mit einem mittleren Korndurchmesser von 0,1 bis 5 mm in einer Menge von 65 bis 95 Gew.-%, bevorzugt 75 bis 85 Gew.-%, und (b) Bindemittel in einer Menge von 5 bis 35 Gew.-%, bevorzugt 15 bis 25 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung des gekörnten Materials, aufgebracht. In the method according to the invention it is possible to shape the surface of the concrete elements. According to one embodiment, a portion of a granulated material containing (a) a litter component with an average grain diameter of 0.1 to 5 mm in an amount of 65 to 95% by weight is preferred before compacting onto the facing mixture in the at least one form 75 to 85% by weight, and (b) binder in an amount of 5 to 35% by weight, preferred 15 to 25% by weight, based on the total composition of the granulated material.
Durch Verwendung der Einstreukomponente und des Bindemittels in diesen Konzentrationsbereichen kann eine gute Verankerung des gekörnten Materials auf der Oberfläche des Betonelements erreicht werden. By using the scatter component and the binder in these concentration ranges, good anchoring of the granular material on the surface of the concrete element can be achieved.
Unter dem mittleren Korndurchmesser versteht der Fachmann denjenigen Durchmesser, bei dem es gleich viele Körner mit größerem und mit kleinerem Durchmesser gibt. Der mittlere Korndurchmesser kann beispielsweise durch Sieben bestimmt werden. The person skilled in the art understands the average grain diameter to be that diameter at which there are the same number of grains with a larger and smaller diameter. The mean grain diameter can be determined, for example, by sieving.
Um gemäß dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ästhetisch besonders ansprechende Betonelemente herzustellen, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Vorsatzbetonschicht eine optische Eigenschaft wie Farbe oder Glanzgrad aufweist und das gekörnte Material eine von dieser abweichende optische Eigenschaft aufweist. Dadurch besteht beispielsweise die Möglichkeit, geflammte, geäderte oder gesprenkelte Oberflächen zu erzeugen, die der natürlichen Struktur von Natursteinen ähnlich sehen. In order to produce aesthetically particularly appealing concrete elements according to this embodiment of the method according to the invention, it has proven to be advantageous if the facing concrete layer has an optical property such as color or degree of gloss and the granulated material has an optical property deviating from this. This makes it possible, for example, to create flamed, veined or speckled surfaces that resemble the natural structure of natural stone.
Das gekörnte Material wird gemäß dieser Ausführungsform vorzugsweise mittels einer Aufbringvorrichtung auf die Mischung aufgebracht. Die Aufbringvorrichtung kann zumindest eine Rieselvorrichtung, eine Schleuderscheibe, ein Schaufelrad, einen Wurfarm und/oder ein Katapult aufweisen, denen mindestens eine Portion des gekörnten Materials zugeführt wird. Diese können sich über die Form oder neben der Form bewegen und es können ihnen auch unterschiedliche Portionen mit unterschiedlichem Zeitabstand zugeführt werden. Auf diese Weise kann das gekörnte Material gleichmäßig auf die Mischung aufgebracht werden. Weiterhin hat sich herausgestellt, dass das erfindungsgemäße Verfahren auf diese Art besonders wirtschaftlich durchgeführt werden kann. Vorteilhafterweise weist die Aufbringvorrichtung zumindest einen gekörntes Material enthaltenden Dosierbehälter mit einer Dosierleiste auf, wobei der Dosierbehälter mit gleichmäßiger oder ungleichmäßiger Geschwindigkeit über die Form geführt wird. According to this embodiment, the granulated material is preferably applied to the mixture by means of an application device. The application device can have at least one trickling device, a centrifugal disc, a paddle wheel, a throwing arm and/or a catapult, to which at least one portion of the granulated material is fed. These can move over the mold or next to the mold and they can also be fed different portions with different time intervals. In this way the granulated material can be applied evenly to the mixture. Furthermore, it has been found that the method according to the invention can be carried out particularly economically in this way. Advantageously, the application device has at least one dosing container containing granulated material with a dosing strip, the dosing container being guided over the mold at a uniform or non-uniform speed.
Dabei werden auf die Dosierleiste vorzugsweise Vibrationen oder Rüttelstöße ausgeübt, die gleichmäßig und/oder ungleichmäßig und/oder intermittierend ausgeführt werden. In this case, vibrations or jolts are preferably exerted on the dosing bar, which are carried out evenly and/or unevenly and/or intermittently.
Bevorzugt können der Dosierleiste entlang ihrer Erstreckung unterschiedliche Veredelungsmaterialien und/oder unterschiedliche Portionen Veredelungsmaterial zugeführt werden. Different finishing materials and/or different portions of finishing material can preferably be supplied to the dosing strip along its extension.
Weiterhin hat es sich auch als vorteilhaft erwiesen, wenn der Dosierbehälter an der Vorderkante des Dosierwagens für den Beton, vorzugsweise den Vorsatzbeton, angebracht wird. Furthermore, it has also proven to be advantageous if the dosing container is attached to the front edge of the dosing carriage for the concrete, preferably the facing concrete.
Mögliche Ausgestaltungen einer Aufbringvorrichtung mit zumindest einem Dosierbehälter mit einer Dosierleiste sind beispielsweise in EP 2910 354 Al beschrieben. Ein Beispiel für eine Aufbringvorrichtung mit zumindest einem Dosierbehälter mit einer Dosierleiste ist ein Füllwagen mit mindestens einer Kammer ln dieser Kammer kann das gekörnte Material enthalten sein. Der Füllwagen kann auch zwei oder mehr durch eine Trennwand separierte Kammern aufweisen. Dann ist vorteilhafterweise in einer ersten Kammer des Füllwagens die erfindungsgemäße Mischung enthalten ln einer zweiten Kammer ist vorzugsweise das gekörnte Material enthalten. Weitere Kammern können weitere gekörnte Materialien mit anderen Eigenschaften, beispielsweise einer anderen Farbe, enthalten. Der Füllwagen kann entlang einer Führungsschiene über eine Form bewegt werden. Possible configurations of an application device with at least one dosing container with a dosing strip are described, for example, in EP 2910 354 A1. An example of an application device with at least one dosing container with a dosing bar is a filling carriage with at least one chamber. The granulated material can be contained in this chamber. The filling carriage can also have two or more chambers separated by a partition. The mixture according to the invention is then advantageously contained in a first chamber of the filling carriage, and the granulated material is preferably contained in a second chamber. Other chambers may contain other granular materials with different properties, such as a different color. The filling carriage can be moved over a mold along a guide rail.
Die Kammer mit dem gekörnten Material kann ein Aufbringelement aufweisen. Das Aufbringelement kann aus der Kammer herausgenommen werden. Die Kammer kann ein oder mehrere Aufbringelemente aufweisen. Das Aufbringelement weist vorzugsweise eine perforierte Dosierplatte mit mindestens einem, vorzugsweise mehreren Löchern und ein Dosierelement auf. Die Löcher können einheitlich oder in einem Muster in der Dosierplatte angeordnet sein. Die Löcher können den gleichen oder unterschiedliche Durchmesser aufweisen. Die Dosierplatte kann flach oder gebogen sein. Die Dosierplatte kann auch zylinderförmig ausgestaltet sein. Die Dosierplatte kann insbesondere die Dosierleiste bilden. The chamber containing the granular material may include an applicator. The application element can be taken out of the chamber. The chamber may include one or more application members. The application element preferably has a perforated dosing plate with at least one, preferably several holes and a dosing element. The holes may be uniform or arranged in a pattern in the metering plate. The holes can have the same or different diameters. The metering plate can be flat or curved. The dosing plate can also be designed in the shape of a cylinder. The dosing plate can in particular form the dosing bar.
Das Dosierelement kann unterschiedlich ausgestaltet sein. Das Dosierelement kann beispielsweise eine Welle aufweisen, an der Flügel befestigt sind und die um die Längsachse der Welle drehbar ist. Das gekörnte Material befindet sich vorzugsweise in den Zwischenräumen, die durch zwei Flügel der Welle und den zugehörigen Abschnitt der Dosierplatte gebildet werden. Durch Drehen der Welle um ihre Längsachse drücken die Flügel das gekörnte Material durch die Löcher der Dosierplatte, das dadurch auf die Mischung aufgebracht wird. Ein derartiges Dosierelement wird vorzugsweise in Verbindung mit einer gebogenen Dosierplatte eingesetzt. The dosing element can be designed in different ways. The dosing element can, for example, have a shaft to which vanes are attached and which can be rotated about the longitudinal axis of the shaft. The granular material is preferably located in the spaces formed by two vanes of the shaft and the associated portion of the metering plate. By rotating the shaft about its longitudinal axis, the blades push the granulated material through the holes of the metering plate, which is thereby applied to the mix. Such a dosing element is preferably used in connection with a curved dosing plate.
Das Dosierelement kann auch kammartig ausgestaltet sein. Dabei liegt vorzugsweise das kammartige Dosierelement beweglich auf einer flachen Dosierplatte auf. Das gekörnte Material liegt vorzugsweise zwischen den Zinken des Kamms auf der Dosierplatte. Durch Bewegen des Kamms auf der Dosierplatte wird das gekörnte Material durch die Löcher der Dosierplatte gedrückt, das dadurch auf die Mischung aufgebracht wird. The dosing element can also be designed like a comb. In this case, the comb-like dosing element preferably rests movably on a flat dosing plate. The granulated material preferably lies between the tines of the comb on the metering plate. Moving the comb on the metering plate pushes the granulated material through the holes in the metering plate, which is thereby applied to the mix.
Das Dosierelement kann auch eine perforierte Platte sein. Die perforierte Platte liegt vorzugsweise auf einer flachen Dosierplatte auf. Das gekörnte Material liegt vorzugsweise in den Löchern der perforierten Platte auf der Dosierplatte. Durch Bewegen der perforierten Platte auf der Dosierplatte wird das gekörnte Material durch die Löcher der Dosierplatte gedrückt, das dadurch auf die Mischung aufgebracht wird. Schließlich kann das Dosierelement auch ein frei bewegliches Element sein, das vorzugsweise im Inneren einer zylinderförmigen Dosierplatte angeordnet ist. Das gekörnte Material ist vorzugsweise ebenfalls im Inneren der zylinderförmigen Dosierplatte angeordnet. Das frei bewegliche Element ist dabei in der Lage, durch sein Eigengewicht das gekörnte Material durch die Löcher der Dosierplatte zu drücken. Durch Bewegen, insbesondere Drehen, der zylinderförmigen Dosierplatte wird das gekörnte Material durch die Löcher der Dosierplatte gedrückt, das dadurch auf die Mischung aufgebracht wird. The dosing element can also be a perforated plate. The perforated plate preferably rests on a flat metering plate. The granulated material preferably lies in the holes of the perforated plate on the metering plate. By moving the perforated plate on the metering plate, the granulated material is forced through the holes of the metering plate, which is thereby applied to the mix. Finally, the dosing element can also be a freely movable element, which is preferably arranged inside a cylindrical dosing plate. The granular material is preferably also located inside the cylindrical metering plate. The freely movable element is able to use its own weight to push the granulated material through the holes in the dosing plate. By moving, in particular rotating, the cylindrical dosing plate, the granulated material is pushed through the holes in the dosing plate, which is thereby applied to the mixture.
Das Aufbringelement umfasst vorteilhafterweise ferner weitere Bestandteile wie einen Aktuator mit dem das Dosierelement bewegt werden kann. Der Aktuator kann mit einem Elektromotor verbunden sein, der vorzugsweise durch elektronische Steuermittel kontrolliert werden kann. Das Aufbringelement kann auch eine Aktuatorstange, einen Nockenstößel, der mit einem Nocken in Eingriff steht, und/oder ein Getriebe aufweisen. The application element advantageously also includes other components such as an actuator with which the dosing element can be moved. The actuator can be connected to an electric motor, which can preferably be controlled by electronic control means. The application member may also include an actuator rod, a cam follower engaged with a cam, and/or a gear.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens weist die Aufbringvorrichtung zumindest einen Rohrstutzen auf, dem eine oder mehrere Portionen eines gekörnten Materials zugeführt werden und durch den diese auf die Vorsatzbetonschicht, gestreut, geworfen, geschossen und/oder fallen gelassen werden. Eine besonders gute Verteilung auf die Form ergibt sich, wenn das Rohrstutzenende nach Art einer Düse ausgebildet ist. According to a preferred embodiment of the method according to the invention, the application device has at least one pipe socket, to which one or more portions of a granular material are fed and through which these are scattered, thrown, shot and/or dropped onto the facing concrete layer. A particularly good distribution over the mold results when the pipe socket end is designed in the manner of a nozzle.
Praktische Versuche haben gezeigt, dass es im erfindungsgemäßen Verfahren zu einer guten Verteilung auch beiträgt, wenn der Auswurf mittels eines vorgespannten, federbelasteten Kolbens erfolgt, dessen Verrieglung zum Werfen plötzlich gelöst wird. Practical tests have shown that in the method according to the invention it also contributes to a good distribution if the ejection takes place by means of a prestressed, spring-loaded piston, the locking of which is suddenly released for throwing.
Vorzugsweise kann die Aufbringvorrichtung über die Form und/oder neben der Form bewegt werden. Sie kann dabei unterschiedliche Bewegungsgeschwindigkeiten aufweisen bzw. erreichen, wobei auch ein ruckartiges Bewegen vorteilhaft sein kann. Je nach Größe der Form und je nach farblicher Bestückung der Aufbringvorrichtung mit gekörntem Material können auch mehrere und auch unterschiedliche Vorrichtungen für eine Form benutzt werden, damit eine Vergleichmäßigung des Aufbringens oder ein spezielles charakteristisches Aufbringbild des gekörnten Materials erreicht wird. Preferably, the applicator can be moved over the mold and/or alongside the mold. It can have or achieve different movement speeds, with jerky movements also being advantageous. Depending on the size of the mold and depending on the color of the application device with granulated material, several and different devices can also be used for one mold so that the application is made more uniform or a special characteristic application pattern of the granulated material is achieved.
Vorzugsweise werden bei den Aufbringvorrichtungen Leitbleche benutzt, da derartige Scheibenräder oder Wurfarme und auch Rohrstutzen eine größere Streuung haben können. Baffles are preferably used in the application devices, since such disc wheels or limbs and also pipe sockets can have a greater spread.
Durch die Aufbringvorrichtungen können mehrere Portionen des gekörnten Materials hintereinander ausgeworfen werden, wobei es sich dabei um unterschiedliche gekörnte Materialien, wie zuvor beschrieben, handeln kann. Several portions of the granulated material can be ejected one after the other by the application devices, which can involve different granulated materials, as described above.
Vorzugsweise ist das im gekörnten Material enthaltene Bindemittel ein anorganisches Bindemittel wie Zement, hydraulischer Kalk, Gips, Schlacke, Hochofenschlacke, vorzugsweise Hüttensand, insbesondere gemahlener Hüttensand, elektrothermische Phosphorschlacke, Stahlschlacke, amorphes Siliciumdioxid, gefälltes Siliciumdioxid, pyrogenes Siliciumdioxid, Mikrosilica, Glasmehl, Flugasche wie Braunkohlenflugasche oder Steinkohlenflugasche, Metakaolin, natürliche Puzzolane wie Tuff, Trass oder Vulkanasche, natürliche und synthetische Zeolithe oder Wasserglas oder das im gekörnten Material enthaltene Bindemittel ist ein organisches Bindemittel wie Kunstoffdispersionen, Aciylatharze, Alkydharze, Epoxidharze, Polyurethane, SolGel- Harze oder Siliconharzemulsionen. Derartige Bindemittel sind im Zusammenhang mit Betonelementen besonders einfach handzuhaben. Zudem stellen sie keine zusätzlichen Anforderungen an das Verfahren. Weiterhin erlauben derartige Bindemittel eine gute Verankerung des körnigen Materials auf dem Betonelement. Preferably, the binder contained in the granular material is an inorganic binder such as cement, hydraulic lime, gypsum, slag, blast furnace slag, preferably blast furnace slag, in particular ground blast furnace slag, electrothermal phosphorus slag, steel slag, amorphous silica, precipitated silica, fumed silica, microsilica, glass flour, fly ash such as Brown coal fly ash or hard coal fly ash, metakaolin, natural pozzolana such as tuff, trass or volcanic ash, natural and synthetic zeolites or water glass or the binder contained in the granulated material is an organic binder such as plastic dispersions, acylate resins, alkyd resins, epoxy resins, polyurethanes, sol-gel resins or silicone resin emulsions. Such binders are particularly easy to handle in connection with concrete elements. In addition, they do not place any additional requirements on the process. Furthermore, such binders allow good anchoring of the granular material on the concrete element.
In Abhängigkeit des gewünschten optischen Eindrucks des Betonelements können Einstreukomponenten mit unterschiedlichen mittleren Korndurchmessern verwendet werden. So kann als Einstreukomponente eine Einstreukomponente mit einem mittleren Korndurchmesser von 0,1 bis 1,8 mm eingesetzt werden. Alternativ kann eine Einstreukomponente mit einem mittleren Korndurchmesser von 1,2 bis 5 mm eingesetzt werden. Depending on the desired visual impression of the concrete element, bedding components with different average grain diameters can be used. Thus, as a litter component, a litter component with a mean grain diameters of 0.1 to 1.8 mm can be used. Alternatively, a litter component with an average grain diameter of 1.2 to 5 mm can be used.
Vorzugsweise wird eine Einstreukomponente mit einem mittleren Korndurchmesser von 0,1 bis 1,2 mm eingesetzt. A litter component with an average grain diameter of 0.1 to 1.2 mm is preferably used.
Das gekörnte Material kann auch kleine Gesteinskörner enthalten, so dass verschiedenartige Materialien mit unterschiedlichen Farben, auch Körnungen von Halbedelsteinen oder Edelsteinen oder Glimmer oder Metallspäne oder Kunststoffpartikel oder Glaspartikel in die Oberflächen- oder Vorsatzbetonschicht eingebracht werden können. Das körnige Material kann auch eine beliebige Gesteinsmischung sein. The granular material can also contain small rock grains, so that different materials with different colors, grain sizes of semi-precious stones or precious stones or mica or metal chips or plastic particles or glass particles can be introduced into the surface or facing concrete layer. The granular material can also be any rock mixture.
Als besonders praktikabel hat es sich im erfindungsgemäßen Verfahren erwiesen, wenn die Einstreukomponente eine Gesteinsmischung ist oder enthält. Hiermit können Betonelemente hergestellt werden, die dem Erscheinungsbild von Natursteinen sehr nahe kommen. It has proven to be particularly practicable in the method according to the invention if the litter component is or contains a rock mixture. This can be used to produce concrete elements that come very close to the appearance of natural stone.
Vorzugsweise enthält im erfindungsgemäßen Verfahren die Einstreukomponente mindestens Material ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Halbedelsteinen, Edelsteinen, Glimmer, Metallspänen, Glas und Kunststoffpartikeln. Eine Verwendung dieser Materialien erlaubt ein sehr wirtschaftliches Verfahren. In the method according to the invention, the litter component preferably contains at least material selected from the group consisting of semi-precious stones, precious stones, mica, metal chips, glass and plastic particles. Using these materials allows a very economical process.
Das gekörnte Material kann im erfindungsgemäßen Verfahren insbesondere eine abgestufte Kornzusammensetzung von max. 2 mm Korndurchmesser aufweisen. In the method according to the invention, the granulated material can in particular have a graduated grain composition with a maximum grain diameter of 2 mm.
Die Oberflächen und/oder Ränder des mindestens einen Grünbetonelements können im erfindungsgemäßen Verfahren mit Bürsten bearbeitet und dabei strukturiert und/oder aufgeraut und/oder geglättet und/oder Überstände an den Rändern abgearbeitet werden. Dadurch kann ein dekorativer optischer Eindruck noch verstärkt werden. The surfaces and/or edges of the at least one green concrete element can be processed with brushes in the method according to the invention and thereby structured and/or roughened and/or smoothed and/or overhangs at the edges be processed. As a result, a decorative visual impression can be further enhanced.
Vor, vorzugsweise aber nach dem Verdichten kann auf die Oberflächen der Betonelemente vor oder auch nach dem Aushärten ein organisches oder anorganisches Mittel, das vorzugsweise farblos ist, aufgebracht werden. Es handelt sich dabei um ein Imprägnieren, Versiegeln oder Beschichten der Betonelemente. Insbesondere kann auf die Oberfläche des mindestens einen Grünbetonelements ein Versiegelungs- und/oder Imprägniermittel aufgebracht werden. Ein derartiges Vorgehen fügt den Betonelementen eine weitere Schutzschicht hinzu, die die Haltbarkeit und die Lebensdauer der Betonelemente zusätzlich weiter erhöht. Außerdem kann diese Schicht als Fleckenschutz wirken und zusätzlich Kalkausblühungen verhindern. Before, but preferably after compaction, an organic or inorganic agent, which is preferably colorless, can be applied to the surfaces of the concrete elements before or after curing. This involves impregnating, sealing or coating the concrete elements. In particular, a sealing and/or impregnating agent can be applied to the surface of the at least one green concrete element. Such an approach adds another protective layer to the concrete elements, which further increases the durability and lifespan of the concrete elements. This layer can also act as a stain guard and also prevent lime efflorescence.
Das Grünbetonelement wird im erfindungsgemäßen Verfahren vorzugsweise ausgehärtet, um ein Betonelement zu erhalten. Vorzugsweise wird das Betonelement nach dem Aushärten durch Schleifen, Strahlen, Bürsten und/oder Strukturieren des Betonelements bearbeitet. The green concrete element is preferably cured in the method according to the invention in order to obtain a concrete element. After hardening, the concrete element is preferably processed by grinding, blasting, brushing and/or structuring the concrete element.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch die Verwendung von latenthydraulischem Bindemittel und/oder puzzolanischem Bindemittel, insbesondere als Bindemittel, zusammen mit alkalischem Härtungsmittel zur Herstellung einer Kernbetonschicht in einem Betonelement umfassend eine Kernbetonschicht und eine damit verbundene Vorsatzbetonschicht. The present invention also relates to the use of latent hydraulic binders and/or pozzolanic binders, in particular as binders, together with alkaline hardening agents to produce a core concrete layer in a concrete element comprising a core concrete layer and a facing concrete layer connected thereto.
Für das Betonelement gilt vorzugsweise das vorstehend zum erfindungsgemäßen Betonelement Gesagte entsprechend. The statements made above regarding the concrete element according to the invention preferably apply accordingly to the concrete element.
Für das latenthydraulische Bindemittel gilt vorzugsweise das vorstehend zum latenthydraulischen Kernbindemittel Gesagte entsprechend. Dies gilt auch für die vorstehend angegebenen Mengen. Für das puzzolanische Bindemittel gilt vorzugsweise das vorstehend zum puzzolanischen Kernbindemittel Gesagte entsprechend. Dies gilt auch für die vorstehend angegebenen Mengen. The statements made above in relation to the latently hydraulic core binder preferably apply correspondingly to the latently hydraulic binder. This also applies to the amounts given above. The statements made above regarding the pozzolanic core binder preferably apply correspondingly to the pozzolanic binder. This also applies to the amounts given above.
Für das alkalische Härtungsmittel gilt vorzugsweise das vorstehend zum alkalischen Vorsatzhärtungsmittel und/oder Kernhärtungsmittel Gesagte entsprechend. For the alkaline hardening agent, the statements made above with regard to the alkaline attachment hardening agent and/or core hardening agent preferably apply correspondingly.
Gemäß einer Ausführungsform enthält die Kernbetonschicht körniges Kernmaterial, für das das vorstehend Gesagte zum körnigen Kernmaterial entsprechend gilt. Dies gilt auch für die vorstehend angegebenen Mengen. According to one embodiment, the core concrete layer contains granular core material, for which what was said above regarding the granular core material applies accordingly. This also applies to the amounts given above.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform enthält die Vorsatzbetonschicht körniges Vorsatzmaterial, für das das vorstehend zum körnigen Vorsatzmaterial entsprechend gilt. Dies gilt auch für die vorstehend angegebenen Mengen. According to a further embodiment, the facing concrete layer contains granular facing material, for which the above applies correspondingly to the granular facing material. This also applies to the amounts given above.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform enthält die Vorsatzbetonschicht Vorsatzfüller, für den das vorstehend zum Vorsatzfüller Gesagte entsprechend gilt. Dies gilt auch für die vorstehend angegebenen Mengen. According to a further embodiment, the facing concrete layer contains facing filler, for which what was said above about the facing filler applies accordingly. This also applies to the amounts given above.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform enthält die Kernbetonschicht Kernfüller, für den das vorstehend zum Kernfüller Gesagte entsprechend gilt. Dies gilt auch für die vorstehend angegebenen Mengen. According to a further embodiment, the core concrete layer contains core filler, for which what was said above about the core filler applies accordingly. This also applies to the amounts given above.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform enthält die Kernbetonschicht 1 Gew.-% oder mehr, bevorzugt 5 Gew.-% oder mehr, weiter bevorzugt 15 Gew.-% oder mehr, besonders bevorzugt 17,5 Gew.-% oder mehr, Opal, Flint, Chalcedon und/oder Grauwacke. Gemäß einer weiteren Ausführungsform enthält die Kernbetonschicht Kernbetonschicht 5 Gew.-% bis 30 Gew.-%, insbesondere 5 Gew.-% bis 20 Gew.-% Opal, Flint, Chalcedon und/oder Grauwacke. According to a further embodiment, the core concrete layer contains 1% by weight or more, preferably 5% by weight or more, more preferably 15% by weight or more, particularly preferably 17.5% by weight or more, opal, flint, Chalcedony and/or greywacke. According to a further embodiment, the core concrete layer contains 5% by weight to 30% by weight, in particular 5% by weight to 20% by weight, of opal, flint, chalcedony and/or greywacke.
Vorzugsweise ist das Betonelement der erfindungsgemäßen Verwendung ein erfindungsgemäßes Betonelement. The concrete element of the use according to the invention is preferably a concrete element according to the invention.
Zur weiteren Erläuterung werden nachfolgend nicht limitierende Beispiele aufgeführt. Non-limiting examples are given below for further explanation.
BEISPIELE EXAMPLES
Materialien materials
Für Geopolymer-Schichten For geopolymer layers
Vorsatzbindemittelmischung: enthaltend vorwiegend latenthydraulisches Bindemittel und puzzolanisches Bindemittel. Front binder mixture: containing mainly latent hydraulic binder and pozzolanic binder.
Kernbindemittelmischung enthaltend vorwiegend latenthydraulisches Bindemittel und puzzolanisches Bindemittel. Core binder mixture containing predominantly latent hydraulic binder and pozzolanic binder.
Körniges Vorsatzmaterial: Gesteinskörnung mit einem Siebdurchgang bei einer Sieblochweite von 2 mm von 72,5 Gew.-% und einem Siebdurchgang bei einer Sieblochweite von 0,25 mm von 7,5 Gew.-%. Granular facing material: 72.5% by weight passing through the sieve with a sieve hole size of 2 mm and 7.5% by weight passing through the sieve with a sieve hole size of 0.25 mm.
Körniges Kernmaterial: Gesteinskörnung mit einem Siebdurchgang bei einer Sieblochweite von 8 mm von 98,8 Gew.-% und einem Siebdurchgang bei einer Sieblochweite von 0,5 mm von 18,0 Gew.-%. Vorsatzfüller: Gesteinsmehl mit einem Siebdurchgang bei einer Sieblochweite von 0,025 mm von 97 Gew.-% und einem Siebdurchgang bei einer Sieblochweite von 0,015 mm von 63 Gew.-%. Granular core material: aggregate with a sieving rate of 98.8% by weight with a sieve aperture of 8 mm and 18.0% by weight of a sieving with a sieve aperture of 0.5 mm. Facefiller: rock flour with a sieve passage of 97% by weight with a sieve aperture of 0.025 mm and 63% by weight of a sieve with a sieve aperture of 0.015 mm.
Alkalisches Vorsatzhärtungsmittel: 75-%ige Kieselsäure. Alkaline hardening agent: 75% silica.
Alkalisches Kernhärtungsmittel: 40-%ige wässrige Lösung einer anorganischen Base. Pigment: Metalloxidpigment. Alkaline core hardener: 40% aqueous solution of an inorganic base. Pigment: metal oxide pigment.
Additiv für die Vorsatzmischung: Abbindeverzögerer/Abbindebeschleuniger. Gegebenenfalls Zement: Portlandzement CEM I 42, 5R Additive for the face mix: setting retarder/setting accelerator. If necessary, cement: Portland cement CEM I 42, 5R
Gekörntes Material: enthaltend 80 Gew.-% kleine Gesteinskörner mit einem mittleren Korndurchmesser von 0,7 mm und 20 Gew.-% anorganisches Bindemittel. Granular material: containing 80% by weight of small rock grains with an average grain diameter of 0.7 mm and 20% by weight of inorganic binder.
Für konventionelle Schichten For conventional shifts
Kernbindemittelmischung: Portlandzement CEM I 52, 5N Core binder mixture: Portland cement CEM I 52, 5N
Körniges Kernmaterial: Gesteinskörnung mit einem Siebdurchgang bei einer Sieblochweite von 8 mm von 98,8 Gew.-% und einem Siebdurchgang bei einer Sieblochweite von 0,5mm von 18,0 Gew.-%. Granular core material: aggregate with a sieving rate of 98.8% by weight with a sieve aperture of 8 mm and 18.0% by weight of a sieving with a sieve aperture of 0.5 mm.
Kernfüller: Gesteinsmehl mit einem Sieb durchgang bei einer Sieblochweite von 0,025 mm von 97 Gew.-% und einem Siebdurchgang bei einer Sieblochweite von 0,015 mm von 63 Gew.-%. Methoden Core filler: rock flour with a sieve passage of 97% by weight with a sieve aperture of 0.025 mm and 63% by weight of a sieve with a sieve aperture of 0.015 mm. methods
Die Bestimmung der Haftzugfestigkeit erfolgt nach der DAfSt Richtlinie „Schutz und Instandsetzungen von Betonbauteilen“, Teil 4, Abschnitt 5.5.11, 2001. Abweichend wird eine Bohrtiefe von 30 mm und 5 mm gewählt. Die Haftzugfestigkeit der Kernschicht wurde durch Prüfung der Unterseite ermittelt. Die Vorsatz- oder Verbund-Haftzugfestigkeit ergibt sich durch Begutachtung der Abrisstiefe (Abrissort). The tensile strength is determined according to the DAfSt guideline "Protection and repairs of concrete components", Part 4, Section 5.5.11, 2001. A drilling depth of 30 mm and 5 mm is selected as a deviation. The bond strength of the core layer was determined by testing the underside. The attachment strength or bond strength is determined by examining the tear depth (tear location).
Beispiel 1 ln einen Mischbehälter wurden nacheinander 76,0 Gew.-% körniges Kernmaterial, 5,3 Gew.-% Wasser, 17,0 Gew.-% Kernbindemittelmischung und 1,7 Gew.-% alkalisches Kernhärtungsmittel eingefüllt, um eine Kernzusammensetzung zu erhalten, wobei sich die vorstehenden Angaben auf das Gesamtgewicht der Kernzusammensetzung beziehen. Die Kernzusammensetzung wurde anschließend in dem Mischbehälter vermischt, um eine Kernmischung zu erhalten. Die so erhaltene Kernmischung wurde als Kernbetonschicht in Formen eines Formbretts eingefüllt. ln einen weiteren Mischbehälter wurden nacheinander 66,6 Gew.-% körniges Vorsatzmaterial, 1,1 Gew.-% Pigment, 6,4 Gew.-% Wasser, 21,6 Gew.-% Vorsatzbindemittelmischung, 4,26 Gew.-% alkalisches Vorsatzhärtungsmittel, und 0,04 Gew.-% Additiv eingefüllt, um eine Vorsatzzusammensetzung zu erhalten, wobei sich die vorstehenden Angaben auf das Gesamtgewicht der Vorsatzzusammensetzung beziehen. Die Vorsatzzusammensetzung wurde anschließend in dem Mischbehälter vermischt, um eine Vorsatzmischung zu erhalten. Die so erhaltene Vorsatzmischung wurde als Vorsatzbetonschicht in die Formen des obigen Formbretts eingefüllt. Die Vorsatzbetonschicht wies eine Grundfarbe auf. Anschließend wurden die Mischungen in der Form durch Stempeln verdichtet, wodurch ein Grünbetonelement erhalten wurde. Beim Entformen war kein Auseinanderreißen des Grünbetonelements zu beobachten. Nach dem Entformen und Aushärten wies das Betonelement eine gemessenen Haftzugfestigkeit von mindestens 0,77 MPa (Prüfalter 7d) sowie von mindestens 1,15 MPa (Prüfalter 28d) auf. Der Abriss erfolgte im Vorsatz. Somit beträgt die Verbund-Haftzugfestigkeit mindestens die gemessenen 0,77 MPa (Prüfalter 7d) und mindestens 1,15 MPa (Prüfalter 28d). Ferner wies das Betonelement eine Druckfestigkeit nach DIN EN 12390-3:2019-10 von 56,9 N/mm2 (Prüfalter 7d) und 60,8 N/mm2 (Prüfalter 28d) auf. Example 1 Into a mixing tank were charged successively 76.0% by weight of granular core material, 5.3% by weight of water, 17.0% by weight of core binder mixture and 1.7% by weight of alkaline core hardening agent to prepare a core composition obtained, the above information being based on the total weight of the core composition. The core composition was then mixed in the mixing tank to obtain a core mixture. The core mixture obtained in this way was poured as a core concrete layer into forms of a mold board. 66.6% by weight of granular facing material, 1.1% by weight of pigment, 6.4% by weight of water, 21.6% by weight of facing binder mixture, 4.26% by weight of alkaline primer curing agent and 0.04% by weight of additive to obtain a primer composition, the above information being based on the total weight of the primer composition. The face composition was then mixed in the mixing tank to obtain a face mix. The face mix thus obtained was filled as a face concrete layer into the molds of the above mold board. The facing concrete layer had a base colour. Subsequently, the mixtures in the mold were compacted by stamping, whereby a green concrete element was obtained. No tearing apart of the green concrete element was observed during demoulding. After demoulding and curing, the concrete element had a measured adhesive tensile strength of at least 0.77 MPa (test age 7d) and of at least 1.15 MPa (test age 28d). The demolition was intentional. Thus, the bond strength is at least the measured 0.77 MPa (test age 7d) and at least 1.15 MPa (test age 28d). Furthermore, the concrete element had a compressive strength according to DIN EN 12390-3:2019-10 of 56.9 N/mm 2 (test age 7d) and 60.8 N/mm 2 (test age 28d).
Darüber hinaus wies das Betonelement eine Haftzugfestigkeit in der Kernschicht vonIn addition, the concrete element had an adhesive tensile strength in the core layer of
I,89 MPa auf (Prüfalter 10 d). Nach dem Aushärten wurden so optisch ansprechende Betonelemente erhalten. Die Betonelemente zeigten über einen Zeitraum von 6 Monaten keine erkennbare Verblassung oder anderweite Verschlechterung ihrer dekorativen Eigenschaften. Ferner ergaben sich über einen Zeitraum von 6 Monaten auch keine Anzeichen für chemische Angriffe auf die Betonelemente, die aus einer Alkali-Kieselsäure-Reaktion resultieren könnten. I.89 MPa (test age 10 d). After curing, optically appealing concrete elements were obtained. The concrete elements showed no noticeable fading or other deterioration in their decorative properties over a period of 6 months. Furthermore, over a period of 6 months there were no signs of chemical attack on the concrete elements, which could result from an alkali-silica reaction.
Beispiel 2 fVergleichsbeispiefl ln Beispiel 2 wurde als Kern ein konventioneller, d.h. zementbasierter Kern hergestellt. Dafür wurde in einen Mischbehälter 79,6 Gew.-% körniges Kernmaterial,Example 2 Comparative Examples In example 2, a conventional, i.e. cement-based core was produced as the core. For this purpose, 79.6% by weight of granular core material,
II,0 Gew.-% Zement, 5,2 Gew.-% Wasser sowie 4,2 Gew.-% Kernfüller eingefüllt und vermischt. Die so erhaltene Kernmischung wurde als Kernbetonschicht in Formen eines Formbretts eingefüllt. II.0% by weight of cement, 5.2% by weight of water and 4.2% by weight of core filler are poured in and mixed. The core mixture obtained in this way was poured as a core concrete layer into forms of a mold board.
Auf die Kernmischung in den Formen des Formbretts wurde anschließend die Vorsatzmischungaus Beispiel 1 eingefüllt. Die Vorsatzbetonschicht wies eine Grundfarbe auf. Anschließend wurden die Mischungen in der Form durch Stempeln verdichtet, wodurch ein Grünbetonelement erhalten wurde. Beim Entformen war kein Auseinanderreißen des Grünbetonelements zu beobachten. Nach dem Entformen und Aushärten wies das Betonelement eine gemessene-Haftzugfestigkeit von mindestens 0,41 MPa (Prüfalter 7d) sowie von mindestens 0,75 MPa (Prüfalter 28d) auf. Der Abriss erfolgte in der Verbundschicht. Somit ist die gemessenen Haftzugfestigkeit die Verbund-Haftzugfestigkeit. Ferner wies das Betonelement eine Druckfestigkeit nach DIN EN 12390-3 :2019-10von 61,1 N/mm2 auf. Beispiel 3 fVergleichsbeispiefl The facing mixture from Example 1 was then poured onto the core mixture in the molds of the mold board. The facing concrete layer had a base colour. Subsequently, the mixtures in the mold were compacted by stamping, whereby a green concrete element was obtained. No tearing apart of the green concrete element was observed during demoulding. After demolding and curing, the concrete element had a measured tensile strength of at least 0.41 MPa (test age 7d) and at least 0.75 MPa (test age 28d). The tear occurred in the composite layer. Thus, the measured bond strength is the composite bond strength. Furthermore, the concrete element had a compressive strength according to DIN EN 12390-3:2019-10 of 61.1 N/mm 2 . Example 3 for comparative examples
Es wurde zunächst eine konventionelle Kernmischung wie in Beispiel 2 hergestellt und in die Formen eines Formbretts eingefüllt. First, a conventional core mix was produced as in Example 2 and filled into the molds of a mold board.
Anschließend wurde eine Vorsatzmischung wie in Beispiel 1 hergestellt, mit dem Unterschied, dass lediglich 15,3 Gew.-% Vorsatzbindemittel eingesetzt wurden und zusätzlich 6,3 Gew.-% Zement hinzugefügt wurde. Die so erhaltene Vorsatzzusammensetzung wurde anschließend in dem Mischbehälter vermischt, um eine Vorsatzmischung zu erhalten. Die so erhaltene Vorsatzmischung wurde als Vorsatzbetonschicht in die Formen des obigen Formbretts eingefüllt. Die Vorsatzbetonschicht wies eine Grundfarbe auf. Anschließend wurden die Mischungen in der Form durch Stempeln verdichtet, wodurch ein Grünbetonelement erhalten wurde. Beim Entformen war kein Auseinanderreißen des Grünbetonelements zu beobachten. Nach dem Entformen und Aushärten wies das Betonelement eine gemessene Haftzugfestigkeit von mindestens 0,26 MPa (Prüfalter 7d) sowie von mindestens 0,28 MPa (Prüfalter 28d) auf. Der Abriss erfolgte in der Verbundschicht. Somit ist die gemessenen Haftzugfestigkeit die Verbund-Haftzugfestigkeit. A facing mixture was then produced as in Example 1, with the difference that only 15.3% by weight of facing binder was used and an additional 6.3% by weight of cement was added. The thus obtained face composition was then mixed in the mixing tank to obtain a face mix. The face mix thus obtained was filled as a face concrete layer into the molds of the above mold board. The facing concrete layer had a base colour. Subsequently, the mixtures in the mold were compacted by stamping, whereby a green concrete element was obtained. No tearing apart of the green concrete element was observed during demoulding. After demoulding and hardening, the concrete element had a measured adhesive tensile strength of at least 0.26 MPa (test age 7d) and at least 0.28 MPa (test age 28d). The tear occurred in the composite layer. Thus, the measured bond strength is the composite bond strength.
Beispiel 4 example 4
Beispiel 4 ist identisch mit Beispiel 1 mit dem Unterschied, dass 74,8 Gew.-% körniges Kernmaterial, 5,5 Gew.-% Wasser, 17,9 Gew.-% Kernbindemittelmischung und 1,8 Gew.-% alkalisches Kernhärtungsmittel für die Kernzusammensetzung eingefüllt wurden. Auf die daraufhin eingefüllte mit Beispiel 1 identische Vorsatzbetonschicht wurden vor dem Stempeln mit Hilfe eines Rohrstutzens, der nach Art einer Düse ausgebildet war, beliebige Portionen eines gekörnten Materials gestreut, geworfen, geschossen und/oder fallen gelassen. Die Aufbringvorrichtung konnte sich über dem Formbrett bewegen, so dass alle Vorsatzbetonschichten in den Formen beliebig erreicht werden konnten. Oberhalb des Rohrstutzens war ein Trichter angeordnet, in dem das gekörnte Material eingefüllt war. Durch eine Vorrichtung zum Öffnen und Schließen an der unteren Trichteröffnung konnten beliebige Portionen des gekörnten Materials in den Rohrstutzen geleitet werden. Grundsätzlich können oberhalb der Schleuderscheibe mehrere Trichter angeordnet sein, in denen unterschiedliche gekörnte Materialien enthalten sind, um auf die Oberflächen der Vorsatzbetonschichten verschiedene gekörnte Materialien in verschiedenen Dosierungen zu streuen, zu werfen, zu schießen und/oder fallen zu lassen. Der Rohrstutzen konnte mit unterschiedlichen Bewegungsgeschwindigkeiten, darunter auch ruckartige Bewegungen, bewegt werden. Auch die Höhenlage zum Formbrett konnte beliebig verstellt und variiert werden, auch während des Aufbringens des gekörnten Materials. Beim Entformen war kein Auseinanderreißen des Grünbetonelements zu beobachten. Nach dem Entformen und Aushärten wies das Betonelement eine gemessenen Haftzugfestigkeit von mindestens 0,83 MPa (Prüfalter 7d) sowie von mindestens 1,17 MPa (Prüfalter 28d) auf. Der Abriss erfolgte im Vorsatz. Somit beträgt die Verbund-Haftzugfestigkeit mindestens die gemessenen 0,77 MPa (Prüfalter 7d) und 1,15 MPa (Prüfalter 28d). Ferner wies das Betonelement eine Druckfestigkeit nach DIN EN 12390-3:2019-10von 67,0 N/mm2 (Prüfalter 7d) und 74,4 N /mm2 (Prüfalter 28d) auf. Darüber hinaus wies das Betonelement eine Haftzugfestigkeit in der Kernschicht von 2,18 MPa auf (Prüfalter 10 d). Example 4 is identical to Example 1 except that 74.8% by weight granular core material, 5.5% by weight water, 17.9% by weight core binder mixture and 1.8% by weight alkaline core hardener for the core composition were filled. Before stamping, any portions of a granular material were scattered, thrown, shot and/or dropped onto the facing concrete layer identical to Example 1 that was then filled in using a pipe socket designed like a nozzle. The applicator could move over the form board so that all layers of facing concrete in the forms could be reached at will. A funnel was arranged above the pipe socket, in which the granulated material was filled. A device for opening and closing the lower hopper opening allowed any portion of the granulated material to be fed into the pipe socket. In principle, several funnels containing different granular materials can be arranged above the centrifugal disk in order to scatter, throw, shoot and/or drop different granular materials in different doses onto the surfaces of the facing concrete layers. The pipe socket could be moved at different speeds, including jerky movements. The height to the form board could also be adjusted and varied as desired, even while the granulated material was being applied. No tearing apart of the green concrete element was observed during demoulding. After demolding and curing, the concrete element had a measured tensile strength of at least 0.83 MPa (test age 7d) and at least 1.17 MPa (test age 28d). The demolition was intentional. The bond strength is thus at least the measured 0.77 MPa (test age 7d) and 1.15 MPa (test age 28d). Furthermore, the concrete element had a compressive strength according to DIN EN 12390-3:2019-10 of 67.0 N/mm 2 (test age 7d) and 74.4 N/mm 2 (test age 28d). In addition, the concrete element had an adhesive strength of 2.18 MPa in the core layer (test age 10 days).
Wie aus den Beispielen folgt, ergibt sich für eine Kombination aus Geopolymer- basiertem Kern und Geopolymer-basiertem Vorsatz eine sehr gute Verbund- Haftzugfestigkeit (Beispiele 1 und 4). Gleichzeitig zeigten diese vollständig auf Geopolymeren basierenden Betonelemente sehr gute Beständigkeit gegenüber chemischer Korrosion. As follows from the examples, a combination of geopolymer-based core and geopolymer-based facing results in very good bond strength (Examples 1 and 4). At the same time, these fully geopolymer-based concrete elements showed very good resistance to chemical corrosion.
Die Kombinationen aus einem konventionellen Kern mit einer Vorsatzschicht basierend auf Geopolymeren (Beispiel 2] sowie mit einer Hybrid-Vorsatzschicht aus Geopolymeren und Zement (Beispiel 3) zeigten schlechtere Verbund-Haftfestigkeiten. The combinations of a conventional core with a facing layer based on geopolymers (Example 2] and with a hybrid facing layer made of geopolymers and cement (Example 3) showed poorer bond strengths.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e P atentClaims
1. Betonelement umfassend eine Kernbetonschicht und eine Vorsatzbetonschicht, wobei das Betonelement durch Verdichten und Aushärten einer Kernbetonschichtmischung in Kontakt mit einer Vorsatzbetonschichtmischung erhalten wird, wobei die Kernbetonschichtmischung ein latenthydraulisches Kernbindemittel und/oder ein puzzolanisches Kernbindemittel, Wasser, ein körniges Kernmaterial und ein alkalisches Kernhärtungsmittel enthält, wobei die Vorsatzbetonschichtmischung ein latenthydraulisches Vorsatzbindemittel und/oder ein puzzolanisches Vorsatzbindemittel, Wasser, ein körniges Vorsatzmaterial und ein alkalisches Vorsatzhärtungsmittel enthält, wobei das körnige Vorsatzmaterial bei einer Sieblochweite von 2 mm einen Siebdurchgang von 35,5 Gew.-% bis 99,5 Gew.-% und bei einer Sieblochweite von 0,25 mm einen Siebdurchgang von 2,5 Gew.-% bis 33,5 Gew.-% aufweist, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des körnigen Vorsatzmaterials, und wobei das Betonelement eine Druckfestigkeit nach DIN EN 12390-3, insbesondere DIN EN 12390-3:2019-10, gemessen nach 28 Tagen, von weniger als 120 N /mm2 aufweist. 1. Concrete element comprising a core concrete layer and a facing concrete layer, the concrete element being obtained by compacting and curing a core concrete layer mixture in contact with a facing concrete layer mixture, the core concrete layer mixture containing a latent hydraulic core binder and/or a pozzolanic core binder, water, a granular core material and an alkaline core hardening agent , wherein the facing concrete layer mixture contains a latent hydraulic facing binder and/or a pozzolanic facing binder, water, a granular facing material and an alkaline facing hardening agent, with the granular facing material passing through a sieve of 35.5 wt. % to 99.5 wt % and with a sieve hole size of 0.25 mm has a sieve passage of 2.5 wt. % to 33.5 wt 12390 -3, in particular DIN EN 12390-3:2019-10, measured after 28 days, of less than 120 N /mm 2 .
2. Betonelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das körnige Vorsatzmaterial bei einer Sieblochweite von 2 mm einen Siebdurchgang von 42,5 Gew.-% bis 99,5 Gew.-%, weiter bevorzugt von 56,5 Gew.-% bis 98,5 Gew.-%, besonders bevorzugt von 72,5 Gew.-% bis 97,5 Gew.-%, und bei einer Sieblochweite von 0,25 mm einen Siebdurchgang von 2,5 Gew.-% bis 27,5 Gew.- %, weiter bevorzugt von 2,5 Gew.-% bis 22,5 Gew.-%, noch bevorzugter von 2,5 Gew.-% bis 21,5 Gew.-%, besonders bevorzugt 2,5 Gew.-% bis 8 Gew.-% oder 11,5 Gew.-% bis 21,5 Gew.-%, aufweist, und bei einer Sieblochweite von 0,125 mm einen Siebdurchgang von 0,1 Gew.-% bis 12,5 Gew.-%, weiter bevorzugt von 0,3 Gew.-% bis 10,0 Gew.-%, noch bevorzugter von 0,3 Gew.-% bis 7,5 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,3 Gew.-% bis 5,0 Gew.-%, aufweist, bezogen auf das Gesamtgewicht des körnigen Vorsatzmaterials, und/oder dass das körnige Kernmaterial bei einer Sieblochweite von 8 mm einen Siebdurchgang von 42,5 Gew.-% bis 99,5 Gew.-%, bevorzugt von 56,5 Gew.-% bis 98,5 Gew.-%, weiter bevorzugt von 72,5 Gew.-% bis 97,5 Gew.-% und bei einer Sieblochweite von 0,5 mm einen Sieb durchgang von 7,5 Gew.-% bis 39,5 Gew.-%, bevorzugt von 13,5 Gew.-% bis 37,5 Gew.-%, besonders bevorzugt von 25,5 Gew.- % bis 37 Gew.-%, oder von 14,5 Gew.-% bis 24,5 Gew.-% aufweist, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des körnigen Kernmaterials. 2. Concrete element according to claim 1, characterized in that the granular facing material with a sieve aperture of 2 mm has a sieve passage of 42.5 wt .-% to 99.5 wt .-%, more preferably from 56.5 wt .-% to 98.5% by weight, particularly preferably from 72.5% by weight to 97.5% by weight, and with a sieve aperture of 0.25 mm a sieve passage of from 2.5% by weight to 27.5% % by weight, more preferably from 2.5% by weight to 22.5% by weight, even more preferably from 2.5% by weight to 21.5% by weight, particularly preferably 2.5% by weight. -% to 8% by weight or 11.5% by weight to 21.5% by weight, and with a screen opening of 0.125 mm passing through a sieve from 0.1% by weight to 12.5% by weight, more preferably from 0.3% by weight to 10.0% by weight, more preferably from 0.3% by weight to 7.5% by weight, particularly preferably 0.3% by weight to 5.0% by weight, based on the total weight of the granular facing material, and/or that the granular core material has a screen opening of 8 mm Passthrough from 42.5% by weight to 99.5% by weight, preferably from 56.5% by weight to 98.5% by weight, more preferably from 72.5% by weight to 97.5% by weight % by weight and with a sieve aperture size of 0.5 mm a sieve passage of 7.5% by weight to 39.5% by weight, preferably from 13.5% by weight to 37.5% by weight , particularly preferably from 25.5% by weight to 37% by weight, or from 14.5% by weight to 24.5% by weight, based in each case on the total weight of the granular core material.
3. Betonelement nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das körnige Vorsatzmaterial eine Körnungsziffer von 1,59 bis 3,62, bevorzugt von 1,61 bis 3,17, besonders bevorzugt von 1,61 bis 2,55 aufweist und/oder dass das körnige Kernmaterial eine Körnungsziffer von 1,97 bis 4,61, bevorzugt von 2,27 bis 3,82 aufweist. 3. Concrete element according to one of claims 1 or 2, characterized in that the granular facing material has a grain size of 1.59 to 3.62, preferably from 1.61 to 3.17, particularly preferably from 1.61 to 2.55 and/or that the granular core material has a grading number of from 1.97 to 4.61, preferably from 2.27 to 3.82.
4. Betonelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsatzmischung 55 Gew.-% bis 80 Gew.-%, bevorzugt 60 Gew.-% bis 75 Gew.-%, weiter bevorzugt 60 Gew.-% bis 72 Gew.-%, besonders bevorzugt 60 Gew.-% bis 65 Gew.-%, insbesondere 60 bis 64 Gew.-%, oder 67 Gew.-% bis 72 Gew.-%, des körnigen Vorsatzmaterials enthält, bezogen auf das Gesamtgewicht der Vorsatzmischung, und/oder dass die Kernmischung 60 Gew.-% bis 95 Gew.-%, bevorzugt 65 Gew.- % bis 92,5 Gew.-%, weiter bevorzugt 70 Gew.-% bis 90 Gew.-%, besonders bevorzugt 74 Gew.-% bis 79 Gew.-%, des körnigen Kernmaterials enthält, bezogen auf das Gesamtgewicht der Kernmischung. 4. Concrete element according to one of the preceding claims, characterized in that the facing mixture contains 55% by weight to 80% by weight, preferably 60% by weight to 75% by weight, more preferably 60% by weight to 72% by weight %, particularly preferably 60% by weight to 65% by weight, in particular 60 to 64% by weight, or 67% by weight to 72% by weight, of the granular face material, based on the total weight of the Facing mixture, and/or that the core mixture is 60% by weight to 95% by weight, preferably 65% by weight to 92.5% by weight, more preferably 70% by weight to 90% by weight, particularly preferably 74% to 79% by weight of the granular core material, based on the total weight of the core mixture.
5. Betonelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsatzmischung 1 Gew.-% bis 30 Gew.-%, bevorzugt 1 Gew.-% bis 20 Gew.-%, weiter bevorzugt 5 Gew.-% bis 18 Gew.-%, noch bevorzugter 5 bis 15 Gew.-%, noch bevorzugter 5 Gew.-% bis 10 Gew.-%, besonders bevorzugt 6 Gew.-% bis 8 Gew.-%, eines Vorsatzfüllers enthält, bezogen auf das Gesamtgewicht der Vorsatzmischung, und/oder dass die Kernmischung 1 Gew.-% bis 40 Gew.-%, bevorzugt 10 Gew.-% bis 30 Gew.-%, weiter bevorzugt 12,5 Gew.-% bis 30 Gew.-%, besonders bevorzugt 15 Gew.-% bis 27,5 Gew.-%, eines Kernfüllers enthält, bezogen auf das Gesamtgewicht der Kernmischung. 5. Concrete element according to one of the preceding claims, characterized in that the facing mixture contains 1% by weight to 30% by weight, preferably 1% by weight to 20% by weight, more preferably 5% by weight to 18% by weight %, more preferably 5 to 15% by weight, more preferably 5% by weight to 10% by weight, particularly preferably 6% by weight to 8% by weight, of a facefiller, based on the total weight of the facing mixture, and/or that the core mixture contains 1% by weight to 40% by weight, preferably 10% by weight to 30% by weight, more preferably 12.5% by weight to 30% by weight, particularly preferably 15% by weight to 27.5% by weight of a core filler, based on the total weight of the core mixture.
6. Betonelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsatzfüller bei einer Siebloch weite von 0,025 mm einen Siebdurchgang von 63 Gew.-% bis 99 Gew.-%, bevorzugt von 68 Gew.-% bis 99 Gew.-%, weiter bevorzugt von 90 Gew.-% bis 99 Gew.-%, besonders bevorzugt von 95 Gew.-% bis 99 Gew.-%, und bei einer Sieblochweite von 0,015 mm einen Siebdurchgang von 38 Gew.-% bis 73 Gew.-%, bevorzugt von 58 Gew.-% bis 67 Gew.-%, besonders bevorzugt von 61 Gew.-% bis 66 Gew.-%, aufweist, bezogen auf das Gesamtgewicht des Vorsatzfüllers, und/oder dass der Kernfüller bei einer Sieblochweite von 0,025 mm einen Siebdurchgang von 63 Gew.-% bis 99 Gew.-%, bevorzugt von 68 Gew.-% bis 99 Gew.-%, weiter bevorzugt von 90 Gew.-% bis 99 Gew.-%, besonders bevorzugt von 95 Gew.-% bis 99 Gew.-%, und bei einer Sieblochweite von 0,015 mm einen Siebdurchgang von 38 Gew.-% bis 73 Gew.-%, bevorzugt von 58 Gew.-% bis 67 Gew.-%, besonders bevorzugt von 61 Gew.-% bis 66 Gew.-%, aufweist, bezogen auf das Gesamtgewicht des Kernfüllers. 6. Concrete element according to claim 5, characterized in that the face filler with a screen hole width of 0.025 mm passes through the screen from 63% to 99% by weight, preferably from 68% to 99% by weight preferably from 90% by weight to 99% by weight, particularly preferably from 95% by weight to 99% by weight, and with a sieve aperture of 0.015 mm a sieve passage of 38% by weight to 73% by weight , preferably from 58% by weight to 67% by weight, particularly preferably from 61% by weight to 66% by weight, based on the total weight of the face filler, and/or that the core filler has a screen opening of 0.025 mm passing through the sieve from 63% by weight to 99% by weight, preferably from 68% by weight to 99% by weight, more preferably from 90% by weight to 99% by weight, particularly preferably from 95% by weight % to 99% by weight, and with a sieve aperture of 0.015 mm a sieve passage of 38% by weight to 73% by weight, preferably from 58% by weight to 67% by weight, particularly preferably from 61 % by weight to 66% by weight, based on the total weight weight of the core filler.
7. Betonelement nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsatzfüller ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Gesteinsmehle, vorzugsweise klassifizierte Gesteinsmehle, Kalksteinmehle, vorzugsweise klassifizierte Kalksteinmehle, und Mischungen davon, und/oder dass der Kernfüller ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Gesteinsmehle, vorzugsweise klassifizierte Gesteinsmehle, Kalksteinmehle, vorzugsweise klassifizierte Kalksteinmehle, und Mischungen davon. 7. Concrete element according to one of claims 5 or 6, characterized in that the face filler is selected from the group consisting of mineral powder, preferably classified mineral powder, limestone powder, preferably classified limestone powder, and mixtures thereof, and/or that the core filler is selected from the group consisting of mineral powder, preferably classified mineral powder, limestone powder, preferably classified limestone powder, and mixtures thereof.
8. Betonelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsatzmischung 15 Gew.-% bis 40 Gew.-%, bevorzugt 20 Gew.-% bis 30 Gew.-%, weiter bevorzugt 20 Gew.-% bis 24 Gew.-% oder 26 Gew.-% bis 29 Gew.-%, besonders bevorzugt 22 Gew.-% bis 24 Gew.-%, an latenthydraulischem Vorsatzbindemittel und/oder puzzolanischem Vorsatzbindemittel enthält, bezogen auf das Gesamtgewicht der Vorsatzmischung, und/oder dass die Kernmischung 10 Gew.-% bis 50 Gew.-%, bevorzugt 10 Gew.- % bis 40 Gew.-%, an latenthydraulischem Kernbindemittel und/oder puzzolanischem Kernbindemittel enthält, bezogen auf das Gesamtgewicht der Kernmischung. 8. Concrete element according to one of the preceding claims, characterized in that the facing mixture contains 15% by weight to 40% by weight, preferably 20% by weight to 30% by weight, more preferably 20% by weight to 24% by weight % or 26% by weight to 29% by weight, particularly preferably 22% by weight to 24% by weight, of latent hydraulic facing binder and/or pozzolanic facing binder, based on the total weight of the facing mixture, and/or that the core mixture contains 10% by weight to 50% by weight, preferably 10% by weight to 40% by weight, of latently hydraulic core binder and/or pozzolanic core binder, based on the total weight of the core mixture.
9. Betonelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das latenthydraulische Vorsatzbindemittel ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Schlacke, Hochofenschlacke, vorzugsweise Hüttensand, insbesondere gemahlener Hüttensand, elektrothermische Phosphorschlacke, Stahlschlacke und Mischungen davon, und/oder dass im latenthydraulischen Vorsatzbindemittel das Molverhältnis von (CaO + MgO):Si02 von 0,8 bis 2,5, bevorzugt von 1,0 bis 2,0, beträgt, und/oder dass das latenthydraulische Kernbindemittel ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Schlacke, Hochofenschlacke, vorzugsweise Hüttensand, insbesondere gemahlener Hüttensand, elektrothermische Phosphorschlacke, Stahlschlacke und Mischungen davon, und/oder dass im latenthydraulischen Kernbindemittel das Molverhältnis von (CaO + MgO):Si02 von 0,8 bis 2,5, bevorzugt von 1,0 bis 2,0, beträgt. 9. Concrete element according to one of the preceding claims, characterized in that the latent hydraulic facing binder is selected from the group consisting of slag, blast furnace slag, preferably blast furnace slag, in particular ground blast furnace slag, electrothermal phosphorus slag, steel slag and mixtures thereof, and/or that in the latent hydraulic facing binder the Molar ratio of (CaO + MgO): Si0 2 is from 0.8 to 2.5, preferably from 1.0 to 2.0, and / or that the latent hydraulic core binder is selected from the group consisting of slag, blast furnace slag, preferably blast furnace slag, in particular ground blast furnace slag, electrothermal phosphorus slag, steel slag and mixtures thereof, and/or that in the latent hydraulic core binder the molar ratio of (CaO+MgO):Si0 2 is from 0.8 to 2.5, preferably from 1.0 to 2.0 , amounts to.
10. Betonelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das puzzolanische Vorsatzbindemittel ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus amorphem Siliciumdioxid, gefälltem Siliciumdioxid, pyrogenem Siliciumdioxid, Mikrosilica, Glasmehl, Flugasche wie Braunkohlenflugasche oder Steinkohlenflugasche, Metakaolin, natürliche Puzzolane wie Tuff, Trass oder Vulkanasche, natürliche und synthetische Zeolithe und Mischungen davon, und/oder dass puzzolanische Kernbindemittel ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus amorphem Siliciumdioxid, gefälltem Siliciumdioxid, pyrogenem Siliciumdioxid, Mikrosilica, Glasmehl, Flugasche wie Braunkohlenflugasche oder Steinkohlenflugasche, Metakaolin, natürliche Puzzolane wie Tuff, Trass oder Vulkanasche, natürliche und synthetische Zeolithe und Mischungen davon. 10. Concrete element according to one of the preceding claims, characterized in that the pozzolanic facing binder is selected from the group consisting of amorphous silicon dioxide, precipitated silicon dioxide, pyrogenic silicon dioxide, microsilica, glass powder, fly ash such as lignite fly ash or coal fly ash, metakaolin, natural pozzolan such as tuff, trass or volcanic ash, natural and synthetic zeolites and mixtures thereof, and/or that pozzolanic core binder is selected from the group consisting of amorphous silicon dioxide, precipitated silicon dioxide, fumed silicon dioxide, microsilica, glass flour, fly ash such as lignite fly ash or coal fly ash, metakaolin, natural pozzolans such as tuff, Trass or volcanic ash, natural and synthetic zeolites and mixtures thereof.
11. Betonelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das alkalische Vorsatzhärtungsmittel ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Alkalimetalloxide, Alkalimetallhydroxide, Alkalimetallcarbonate, Alkalimetallsilikate, Alkalimetallaluminate und Mischungen davon, bevorzugt bestehend aus Alkalimetallhydroxide, Alkalimetallsilikate und Mischungen davon, und/oder dass das alkalische Kernhärtungsmittel eine organische und/oder eine anorganische Base umfasst. 11. Concrete element according to one of the preceding claims, characterized in that the alkaline hardening agent is selected from the group consisting of alkali metal oxides, alkali metal hydroxides, alkali metal carbonates, alkali metal silicates, alkali metal aluminates and mixtures thereof, preferably consisting of alkali metal hydroxides, alkali metal silicates and mixtures thereof, and/or that the alkaline core hardening agent comprises an organic and/or an inorganic base.
12. Betonelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsatzmischung 1 Gew.-% bis 15 Gew.-%, bevorzugt 1 Gew.-% bis 10 Gew.-%, weiter bevorzugt 3 Gew.-% bis 5 Gew.-%, noch bevorzugter 3,15 Gew.-% bis 4,85 Gew.-%, noch bevorzugter 3,25 Gew.-% bis 3,65 Gew.-% oder 4,0 Gew.-% bis 4,75 Gew.-%, besonders bevorzugt 4,25 Gew.-% bis 4,75 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt 4,25 Gew.-% bis 4,45 Gew.-%, des alkalischen Vorsatzhärtungsmittels enthält, bezogen auf das Gesamtgewicht der Vorsatzmischung, und/oder dass die Kernmischung 0,1 Gew.-% bis 15 Gew.-%, bevorzugt 0,5 Gew.- % bis 10 Gew.-%, des alkalischen Kernhärtungsmittels enthält, bezogen auf das Gesamtgewicht der Kernmischung. 12. Concrete element according to one of the preceding claims, characterized in that the facing mixture contains 1% by weight to 15% by weight, preferably 1% by weight to 10% by weight, more preferably 3% by weight to 5% by weight %, more preferably 3.15% to 4.85% by weight, more preferably 3.25% to 3.65% by weight or 4.0% to 4% by weight, 75% by weight, particularly preferably 4.25% by weight to 4.75% by weight, very particularly preferably 4.25% by weight to 4.45% by weight, of the alkaline hardening agent, based on the total weight of the front mixture, and/or that the core mixture is 0.1% by weight to 15% by weight, preferably 0.5% by weight. % to 10% by weight of the alkaline core hardener based on the total weight of the core mixture.
13. Betonelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsatzmischung 1 Gew.-% bis 20 Gew.-%, bevorzugt 3 Gew.-% bis 15 Gew.-%, weiter bevorzugt 3 Gew.-% bis 7 Gew.-%, noch bevorzugter 3,5 Gew.-% bis 6,5 Gew.-%, noch bevorzugter 4,0 Gew.-% bis 6,2 Gew.-%, noch bevorzugter 4,2 Gew.-% bis 4,9 Gew.-% oder 5,2 Gew.-% bis 6,2 Gew.-%, besonders bevorzugt 4,2 Gew.-% bis 4,8 Gew.-%, Wasser enthält, bezogen auf das Gesamtgewicht der Vorsatzmischung, und/oder dass die Kernmischung 1 Gew.-% bis 20 Gew.-%, bevorzugt 3 Gew.-% bis 15 Gew.-%, weiter bevorzugt 3 Gew.-% bis 10 Gew.-%, Wasser enthält, bezogen auf das Gesamtgewicht der Kernmischung. 13. Concrete element according to one of the preceding claims, characterized in that the facing mixture contains 1% by weight to 20% by weight, preferably 3% by weight to 15% by weight, more preferably 3% by weight to 7% by weight %, more preferably from 3.5% to 6.5% by weight, more preferably from 4.0% to 6.2% by weight, more preferably from 4.2% to 4.9% by weight or 5.2% by weight to 6.2% by weight, particularly preferably 4.2% by weight to 4.8% by weight, of water, based on the total weight of the facing mixture, and/or that the core mixture contains 1% by weight to 20% by weight, preferably 3% by weight to 15% by weight, more preferably 3% by weight to 10% by weight, water, based on the total weight of the core mix.
14. Betonelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsatzmischung Erhärtungsregler, insbesondere Abbindeverzögerer und/oder Abbindebeschleuniger, aufweist, und/oder dass die Kernmischung Erhärtungsregler, insbesondere Abbindeverzögerer und/oder Abbindebeschleuniger, aufweist. 14. Concrete element according to one of the preceding claims, characterized in that the facing mixture has hardening regulators, in particular setting retarders and/or setting accelerators, and/or that the core mixture has hardening regulators, in particular setting retarders and/or setting accelerators.
15. Betonelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsatzmischung Zement, insbesondere bis zu 5 Gew.- % oder bis zu 10 Gew.-% Zement, und/oder einen oder mehrere Zuschlagstoffe wie Kies, Splitt, Sand, Perlit, Kieselguhr oder Vermiculit, und/oder ein oder mehrere Additive ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Weichmacher, Antischaummittel, Wasserrückhaltemittel, Dispergiermittel, Pigment, Fasern, redispergierbare Pulver, Netzmittel, Imprägniermittel, Komplexbildner und Rheologieadditive enthält, und/oder dass die Kernmischung Zement, insbesondere bis zu 5 Gew.-% oder bis zu 10 Gew.-% Zement, und/oder einen oder mehrere Zuschlagstoffe wie Kies, Splitt, Sand, Perlit, Kieselguhr oder Vermiculit, und/oder ein oder mehrere Additive ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Weichmacher, Antischaummittel, Wasserrückhaltemittel, Dispergiermittel, Pigment, Fasern, redispergierbare Pulver, Netzmittel, Imprägniermittel, Komplexbildner und Rheologieadditive enthält. 15. Concrete element according to one of the preceding claims, characterized in that the facing mixture cement, in particular up to 5 wt .-% or up to 10 wt .-% cement, and / or one or more aggregates such as gravel, grit, sand, perlite , kieselguhr or vermiculite, and/or one or more additives selected from the group consisting of plasticizers, antifoam agents, water retention agents, dispersants, pigment, fibers, redispersible powders, wetting agents, impregnating agents, complexing agents and rheology additives, and/or that the core mixture contains cement, in particular up to 5% by weight or up to 10% by weight of cement, and/or one or more aggregates such as gravel, grit, sand, perlite, kieselguhr or vermiculite, and/or one or more Additives selected from the group consisting of plasticizers, antifoams, water retention agents, dispersants, pigments, fibers, redispersible powders, wetting agents, impregnating agents, complexing agents and rheology additives.
16. Betonelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Betonelement eine Druckfestigkeit nach DIN EN 12390-3, insbesondere DIN EN 12390-3:2019-10, gemessen nach 28 Tagen, von weniger als 110 N/mm2, bevorzugt weniger als 100 N/mm2, weiter bevorzugt weniger als 85 N/mm2, besonders bevorzugt weniger als 82,5 N/mm2, aufweist. 16. Concrete element according to one of the preceding claims, characterized in that the concrete element preferably has a compressive strength according to DIN EN 12390-3, in particular DIN EN 12390-3:2019-10, measured after 28 days, of less than 110 N/mm 2 less than 100 N/mm 2 , more preferably less than 85 N/mm 2 , particularly preferably less than 82.5 N/mm 2 .
17. Betonelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kernbetonschicht des Betonelements 28 Tage nach der Herstellung eine Haftzugfestigkeit, gemessen nach DAfSt Richtlinie „Schutz und Instandsetzungen von Betonbauteilen“, Teil 4, Abschnitt 5.5.11, 2001, von 1,0 MPa oder mehr, bevorzugt von 1,3 MPa oder mehr, weiter bevorzugt von 1,5 MPa oder mehr, besonders bevorzugt von 2,0 MPa oder mehr, aufweist. 17. Concrete element according to one of the preceding claims, characterized in that the core concrete layer of the concrete element 28 days after production has an adhesive strength, measured according to DAfSt guideline "Protection and repairs of concrete components", part 4, section 5.5.11, 2001, from 1, 0 MPa or more, preferably 1.3 MPa or more, more preferably 1.5 MPa or more, particularly preferably 2.0 MPa or more.
18. Betonelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Betonelement 28 Tage nach der Herstellung eine Verbund-Haftzugfestigkeit, gemessen nach DAfSt Richtlinie „Schutz und Instandsetzungen von Betonbauteilen“, Teil 4, Abschnitt 5.5.11, 2001, von 0,75 MPa oder mehr, bevorzugt von 1,0 MPa oder mehr, weiter bevorzugt von 1,15 MPa oder mehr, noch weiter bevorzugt von 1,3 MPa oder mehr, besonders bevorzugt von 1,5 MPa oder mehr, aufweist. 18. Concrete element according to one of the preceding claims, characterized in that the concrete element 28 days after production has a bond strength, measured according to DAfSt guideline "Protection and repairs of concrete components", part 4, section 5.5.11, 2001, from 0, 75 MPa or more, preferably 1.0 MPa or more, more preferably 1.15 MPa or more, even more preferably 1.3 MPa or more, particularly preferably 1.5 MPa or more.
19. Betonelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kernbetonschicht 1 Gew.-% oder mehr, bevorzugt 5 Gew.-% oder mehr, weiter bevorzugt 15 Gew.-% oder mehr, besonders bevorzugt 17,5 Gew.-% oder mehr, Opal, Flint, Chalcedon und/oder Grauwacke enthält. 19. Concrete element according to one of the preceding claims, characterized in that the core concrete layer contains 1% by weight or more, preferably 5% by weight or more, more preferably 15% by weight or more, particularly preferably 17.5% by weight. % or more containing opal, flint, chalcedony and/or greywacke.
20. Betonelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Betonelement ein Betonstein, eine Betonplatte, ein Betonmauerelement oder eine Betonstufe ist. 20. Concrete element according to one of the preceding claims, characterized in that the concrete element is a concrete block, a concrete slab, a concrete wall element or a concrete step.
21. Verfahren zur Herstellung eines Betonelements gemäß einem der Ansprüche 1 bis 20, umfassend die Schritte: a. Herstellen einer Vorsatzzusammensetzung enthaltend als Bestandteile i. körniges Vorsatzmaterial, ii. optional Pigment, iii. optional Füller, iv. Wasser, v. latenthydraulisches Vorsatzbindemittel und/oder puzzolanisches Vorsatzbindemittel, und vi. alkalisches Vorsatzhärtungsmittel, b. Mischen der Vorsatzzusammensetzung um eine Vorsatzmischung zu erhalten, c. Herstellen einer Kernzusammensetzung enthaltend als Bestandteile i. körniges Kernmaterial, ii. Wasser, iii. latenthydraulisches Kernbindemittel und/oder puzzolanisches Kernbindemittel, und iv. alkalisches Kernhärtungsmittel, d. Mischen der Kernzusammensetzung um eine Kernmischung zu erhalten, e. Einfüllen der Kernmischung und der Vorsatzmischung in mindestens eine Form, f. Verdichten der Kernmischung und der Vorsatzmischung in der Form, um mindestens ein Grünbetonelement zu erhalten. 21. A method for producing a concrete element according to any one of claims 1 to 20, comprising the steps of: a. Production of a facing composition containing as components i. granular end paper, ii. optional pigment, iii. optional filler, iv. water, v. latent hydraulic facing binder and/or pozzolanic facing binder, and vi. alkaline hardener, b. Mixing the front-end composition to obtain a front-end mixture, c. Preparation of a core composition containing as ingredients i. granular core material, ii. water, iii. latent hydraulic core binder and/or pozzolanic core binder, and iv. alkaline core hardener, d. mixing the core composition to obtain a core blend, e. Filling the core mix and the facing mix into at least one mold, f. Compacting the core mix and the facing mix in the mold to obtain at least one green concrete element.
22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestandteile der Vorsatzzusammensetzung in der angegebenen Reihenfolge dosiert werden. 22. The method according to claim 21, characterized in that the components of the attachment composition are dosed in the order given.
23. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Kernmischung vor der Vorsatzmischung in die mindestens eine Form gefüllt wird. 23. The method according to any one of claims 21 or 22, characterized in that the core mixture is filled into the at least one mold before the facing mixture.
24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Kernmischung vor dem Einfüllen der Vorsatzmischung verdichtet wird. 24. The method according to claim 23, characterized in that the core mixture is compacted before filling in the facing mixture.
25. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Verdichten auf die Vorsatzmischung in der mindestens einen Form eine Portion eines gekörnten Materials enthaltend (a) eine Einstreukomponente mit einem mittleren Korndurchmesser von 0,1 bis 5 mm in einer Menge von 65 bis 95 Gew.-% und (b) Bindemittel in einer Menge von 5 bis 35 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung des gekörnten Materials, aufgebracht wird. 25. The method according to any one of claims 21 to 24, characterized in that before compacting on the facing mixture in the at least one mold containing a portion of a granular material (a) a litter component with an average grain diameter of 0.1 to 5 mm in a amount of 65 to 95% by weight and (b) binder in an amount of 5 to 35% by weight based on the total composition of the granular material.
26. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass das im gekörnten Material enthaltene Bindemittel ein anorganisches Bindemittel wie Zement, hydraulischer Kalk, Gips oder Wasserglas ist oder dass das im gekörnten Material enthaltene Bindemittel ein organisches Bindemittel wie Kunstoffdispersionen, Aciylatharze, Alkydharze, Epoxidharze, Polyurethane, SolGel-Harze oder Siliconharzemulsionen ist, und/oder dass als Einstreukomponente eine Einstreukomponente mit einem mittleren Korndurchmesser von 0,1 bis 1,8 mm oder von 1,2 bis 5 mm, eingesetzt wird, und/oder dass die Einstreukomponente eine Gesteinsmischung ist oder enthält, oder dass die Einstreukomponente mindestens Material ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Halbedelsteinen, Edelsteinen, Glimmer, Metallspänen, Glas und Kunststoffpartikeln enthält. 26. The method according to claim 25, characterized in that the binder contained in the granular material is an inorganic binder such as cement, hydraulic lime, gypsum or water glass or that the binder contained in the granular material is an organic binder such as plastic dispersions, acylate resins, alkyd resins, epoxy resins, Polyurethanes, sol-gel resins or silicone resin emulsions, and/or that a litter component with an average grain diameter of 0.1 to 1.8 mm or 1.2 to 5 mm is used as the litter component, and/or that the litter component is a rock mixture is or contains, or that the litter component contains at least material selected from the group consisting of semi-precious stones, precious stones, mica, metal shavings, glass and plastic particles.
27. Verfahren nach Anspruch 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, dass das gekörnte Material durch Streuen oder Werfen aufgebracht wird, und/oder dass das gekörnte Material mittels einer Aufbringvorrichtung auf die Vorsatzmischung aufgebracht wird, wobei die Aufbringvorrichtung zumindest einen Rohrstutzen aufwesit, dem eine oder mehrere Portionen eines gekörnten Materials zugeführt werden und durch den diese auf die Betonschicht gestreut, geworfen, geschossen und/oder fallen gelassen werden. 27. The method according to claim 25 or 26, characterized in that the granulated material is applied by scattering or throwing, and/or that the granulated material is applied to the facing mixture by means of an application device is applied, the application device having at least one pipe socket, to which one or more portions of a granular material are fed and through which these are scattered, thrown, shot and/or dropped onto the concrete layer.
28. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächen und/oder Ränder des mindestens einen Grünbetonelements mit Bürsten bearbeitet und dabei strukturiert und/oder aufgeraut und/oder geglättet und/oder Überstände an den Rändern abgearbeitet werden. 28. The method according to any one of claims 21 to 27, characterized in that the surfaces and/or edges of the at least one green concrete element are processed with brushes and thereby structured and/or roughened and/or smoothed and/or excess material at the edges is removed.
29. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Oberfläche des mindestens einen Grünbetonelements ein Versiegelungs und/oder Imprägniermittel aufgebracht wird. 29. The method according to any one of claims 21 to 28, characterized in that a sealing and/or impregnating agent is applied to the surface of the at least one green concrete element.
30. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass das Grünbetonelement ausgehärtet wird, um ein Betonelement zu erhalten, wobei das Betonelement vorzugsweise nach dem Aushärten durch Schleifen, Strahlen, Bürsten und/oder Strukturieren des Betonelements bearbeitet wird. 30. The method according to any one of claims 21 to 29, characterized in that the green concrete element is cured to obtain a concrete element, wherein the concrete element is preferably processed after curing by grinding, blasting, brushing and / or structuring of the concrete element.
31. Verwendung von latenthydraulischem Bindemittel und/oder puzzolanischem Bindemittel, insbesondere als Bindemittel, zusammen mit alkalischem Härtungsmittel zur Herstellung einer Kernbetonschicht in einem Betonelement umfassend eine Kernbetonschicht und eine damit verbundene Vorsatzbetonschicht. 31. Use of latent hydraulic binder and/or pozzolanic binder, in particular as a binder, together with alkaline hardening agent for producing a core concrete layer in a concrete element comprising a core concrete layer and a facing concrete layer connected thereto.
32. Verwendung nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass das latenthydraulische Bindemittel wie das Kernbindemittel in Anspruch 9 definiert ist, und/oder das puzzolanische Bindemittel wie das puzzolanische Kernbindemittel in Anspruch 10 definiert ist, und/oder dass die Kernbetonschicht körniges Kernmaterial wie in den Ansprüchen 1 bis 4 definiert enthält, und/oder dass die Vorsatzbetonschicht körniges Vorsatzmaterial wie in den Ansprüchen 1 bis 4 definiert enthält, und/oder dass die Kernbetonschicht Kernfüller wie in den Ansprüchen 6 und 7 definiert enthält, und/oder dass die Vorsatzbetonschicht Vorsatzfüller wie in den Ansprüchen 6 und 7 definiert enthält, und/oder dass das alkalische Härtungsmittel wie in Anspruch 11 definiert ist, und/oder dass das Betonelement durch mindestens ein Merkmal der Ansprüche 16, 18 oder 20 definiert ist, und/oder dass die Kernbetonschicht 132. Use according to claim 31, characterized in that the latent hydraulic binder is defined as the core binder in claim 9, and/or the pozzolanic binder is defined as the pozzolanic core binder in claim 10, and/or that the core concrete layer contains granular core material as in Claims 1 to 4 contains defined, and / or that the facing concrete layer contains granular facing material as defined in claims 1 to 4, and / or that the core concrete layer Contains core filler as defined in claims 6 and 7, and/or that the facing concrete layer contains face filler as defined in claims 6 and 7, and/or that the alkaline hardening agent is as defined in claim 11, and/or that the concrete element is characterized by at least a feature of claims 16, 18 or 20 is defined, and/or that the core concrete layer 1
Gew.-% oder mehr, bevorzugt 5 Gew.-% oder mehr, weiter bevorzugt 15 Gew.-% oder mehr, besonders bevorzugt 17,5 Gew.-% oder mehr, Opal, Flint, Chalcedon und/oder Grauwacke enthält. % by weight or more, preferably 5% by weight or more, more preferably 15% by weight or more, particularly preferably 17.5% by weight or more, opal, flint, chalcedony and/or greywacke.
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