WO2022189026A1 - Elektrisch leitfähiges baumaterial, insbesondere beton, mit einem elektrisch leitfähigen additiv auf basis von kohlenstofffasern und graphit - Google Patents

Elektrisch leitfähiges baumaterial, insbesondere beton, mit einem elektrisch leitfähigen additiv auf basis von kohlenstofffasern und graphit Download PDF

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WO2022189026A1 PCT/EP2021/085809 EP2021085809W WO2022189026A1 WO 2022189026 A1 WO2022189026 A1 WO 2022189026A1 EP 2021085809 W EP2021085809 W EP 2021085809W WO 2022189026 A1 WO2022189026 A1 WO 2022189026A1
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range
weight
component
carbon fibers
concrete
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PCT/EP2021/085809
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Christian Sieblist
Raimund Groß
Peter Weber
Markus FÜLLER
Robert GETTA
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Harold Scholz & Co. Gmbh
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    • C04B2111/00Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/90Electrical properties
    • C04B2111/94Electrically conducting materials

Definitions

  • Electrically conductive building material in particular concrete, with an electrically conductive additive based on carbon fibers and graphite
  • the present invention relates to the technical field of building materials or building materials, in particular based on hydraulically settable or hydraulically set systems, such as preferably concrete, and the basic formulations or binder compositions on which this is based.
  • the present invention relates to the technical field of electrically conductive components which are produced using such base formulations or binder compositions.
  • the present invention relates in particular to a base recipe or base preparation which comprises electrically conductive ingredients based on special components and which can be used for a hydraulic binder composition, such as a concrete composition, or form the basis thereof, and using which electrically conductive components can be produced, such as, in particular, electrically conductive concrete components, with the basic recipe having a component based on, in particular, electrically conductive carbon fibers on the one hand and a further component based on, in particular, electrically conductive graphite particles and/or in particular electrically conductive carbon black particles, in particular graphite particles, optionally together with carbon black particles, preferably Graphite particles and carbon black particles, on the other hand.
  • the present invention also relates to a hydraulic binder composition, in particular a concrete composition, which can be obtained in particular by adding or mixing with water to the base recipe according to the invention.
  • the present invention also relates to an electrically conductive component, in particular an electrically conductive concrete component as such, which can be obtained in particular by drying and curing the binder composition according to the invention or which in particular contains electrically conductive carbon fibers on the one hand and in particular electrically conductive graphite particles and/or in particular electrically conductive Carbon black particles, in particular graphite particles optionally together with carbon black particles, preferably graphite particles and carbon black particles.
  • an electrically conductive component in particular an electrically conductive concrete component as such, which can be obtained in particular by drying and curing the binder composition according to the invention or which in particular contains electrically conductive carbon fibers on the one hand and in particular electrically conductive graphite particles and/or in particular electrically conductive Carbon black particles, in particular graphite particles optionally together with carbon black particles, preferably graphite particles and carbon black particles.
  • the present invention also relates to the use of a combination based on a component, which in particular has or consists of electrically conductive carbon fibers, on the one hand and a further component based in particular on electrically conductive graphite particles and/or in particular electrically conductive carbon black particles, in particular graphite particles, if appropriate together with carbon black particles, preferably graphite particles and carbon black particles, on the other hand, and such a combination as such.
  • the present invention also relates to methods for producing electrically conductive components, in particular electrically conductive concrete components.
  • the present invention also relates to a composition, in particular for use in a base formulation for a hydraulic binder composition, the composition having in particular electrically conductive graphite particles and/or in particular electrically conductive carbon black particles, in particular graphite particles, optionally together with carbon black particles, preferably graphite particles and carbon black particles, and wherein the composition is present or formed as an aqueous-based dispersion.
  • a composition can be used in particular as a corresponding component in particular for the aforementioned base recipe or hydraulic binder composition according to the invention and can thus be used as a basis for equipping corresponding components, in particular concrete components, with a defined electrical conductivity.
  • the present invention also relates to the use of the relevant composition according to the invention.
  • the present invention also relates to the use of the components according to the invention.
  • Concrete is one of the most important and frequently used building materials.
  • concrete is made from a hydraulic binder, in particular in the form of cement, and a (concrete) aggregate, in particular aggregate, and water (also synonymous with
  • concrete can be defined as artificial stone, which is formed from a mixture of a hydraulic binder, in particular cement, (concrete) aggregates and water through hardening or setting.
  • additives such as (concrete) additives or (concrete) admixtures, which may be provided.
  • concrete can be divided into lightweight concrete, normal concrete and heavy concrete depending on the dry bulk density.
  • a classification into strength groups or strength classes can be made.
  • concrete can also be differentiated in terms of its resistance to chemicals and the influence of temperature, such as heat or cold (frost).
  • Other distinguishing criteria for concrete are the place of manufacture (e.g. site concrete or ready-mixed concrete), the type of use (e.g. fresh concrete, in-situ concrete, hardened concrete, etc.), the consistency (e.g. flow concrete, concrete with superplasticizer, stiffer concrete etc.) and the like can be seen.
  • concrete as a building material When set or dried, concrete as a building material usually has a very high compressive strength.
  • concrete can, for example, be equipped with reinforcement, such as reinforcing steel or the like (e.g. prestressed concrete in ceiling constructions or the like), so that concrete can also be used or exist as a composite material .
  • Another advantage of concrete as a building material can be seen in the fact that it is available in a wide variety of physical configurations or shapes or can be shaped specifically on the basis of the underlying binder composition mixed with water, so that numerous and application-specific special physical shapes can be realized can, in particular by pouring the uncured or incompletely cured concrete mixture into appropriate molds (formwork) or the like. Consequently, concrete can also be used for a variety of different constructions and applications.
  • Concrete as one of the most important building materials, is used as a constructive or non-constructive component of buildings or structures, for example in the form of (structural) components, which are used on site (e.g. ceilings, walls, coverings, supporting structures) or in industrial production (e.g. precast concrete parts such as wall or ceiling elements, concrete slabs or bricks (e.g. L-bricks), concrete pipes or concrete shafts or the like).
  • concrete can be used for or as floor coverings (e.g. industrial floors, hall floors, etc.), road coverings, wall or facade elements, plaster and slab covering elements or the like.
  • concrete in the form of concrete it applies in particular that in the set and dried state it has no appreciable or at most only low electrical conductivity or high electrical resistance, so that concrete as such is basically not or at most only slightly or not reproducibly conductive, with the electrical conductivity or the electrical resistance of concrete as such being influenced by moisture bound in the concrete and sometimes also by so-called efflorescence on the concrete surface and furthermore by the humidity, with the relevant conductivity or Resistance properties are subject to large fluctuations and are therefore subject to little consistency or poor reproducibility. For this reason too, concrete in its relevant form is not suitable for the targeted or defined conduction of electric current or for the targeted or controlled discharge of an electrostatic charge.
  • electrostatically protected area generally represents an area in which electrostatic charges, which are often caused by static electricity or are associated with it, are to be prevented by antistatic equipment, with a Protection against uncontrolled or unwanted electrostatic discharges should be guaranteed.
  • Uncontrolled electrostatic discharges are a major problem, for example with regard to their negative impact on sensitive electronic components caused by electrostatic discharges can be damaged or destroyed.
  • undesirable electrostatic discharges are also associated with an increase in the risk of fire, particularly in areas where there is a risk of fire.
  • undesired electrostatic discharges especially if they are of a corresponding magnitude, also pose a health risk to the people affected, as mentioned above.
  • building materials in particular concrete building materials, and related components with specifically predetermined or adjusted properties with regard to electrical conductivity
  • building materials can be made accessible for further special applications.
  • Such special applications can be, for example, the possibility of inductive charging of battery-powered vehicles and the provision of heatable components or parts, touch-sensitive sensors or circuits.
  • Conventional building materials in the form of concrete are not suitable for such special applications, in which a corresponding functionality with regard to the provision of a defined electrical conductivity is required, as is the case for the aforementioned applications.
  • WO 90/14321 A1 relates to an electrically conductive cement composition comprising Portland cement, quartz sand and carbon fibers.
  • the specific setting or specification of the electrical conductivity is generally not always optimal in the case of particulate electrically conductive systems of the prior art.
  • a corresponding base recipe or a hydraulic binder composition can also be provided, on the respective basis of which corresponding components, in particular concrete components, with improved or specifically adjustable electrical conductivity can be provided or produced.
  • a further method for the production of such electrically conductive components, in particular concrete components is also to be provided.
  • another object of the present invention is to provide corresponding building materials or components, in particular concrete components, which have an application-related high electrical conductivity or an application-related low electrical resistance, with corresponding properties of avoiding uncontrolled electrostatic charging are to be provided.
  • the building material provided according to the invention or the relevant component should be accessible for special applications which require a defined or specifically adjusted electrical conductivity of the underlying material.
  • the electrical conductivity of the underlying building material or component, in particular concrete component should be able to be set or tailored in a targeted manner with regard to the respective application or application, with the mechanical stability or integrity of the building material or component being maintained at the same time .
  • Yet another object of the present invention is also to be seen in providing a further system or a related composition, by means of which a building material or the binder composition on which a building material is based can be specifically equipped with components, by means of which the electrical conductivity of the building material or component can be set or specified, whereby in this context there should also be a large range of uses or applications with regard to the equipment of a large number of different (concrete) building materials with corresponding conductivity properties.
  • a technical solution is also to be provided by means of which electrically conductive particles can be incorporated in a defined or homogeneous manner into a component, in particular a concrete component, or into the compositions on which such components are based.
  • the present invention proposes - according to a first aspect of the present invention - a base recipe (also referred to as a synonym as base preparation), in particular a base recipe for a hydraulic binder composition, preferably a base recipe for a concrete composition, in particular for the production of electrically conductive components, preferably electrically conductive concrete components, according to claim 1; respective advantageous developments and refinements of this aspect of the invention are the subject matter of the dependent claims relating to the basic formulation.
  • a base recipe also referred to as a synonym as base preparation
  • a base recipe for a hydraulic binder composition preferably a base recipe for a concrete composition
  • electrically conductive components preferably electrically conductive concrete components
  • Another subject of the present invention - according to a second aspect of the present invention - is also the hydraulic binder composition, in particular concrete composition, the binder composition by adding water, in particular mixing water (synonymously also referred to as added water), to the basic recipe according to the invention and /or is obtainable or obtained by mixing the base formulation according to the invention with water, according to the independent patent claim relating to the binder composition according to the invention; respective advantageous developments and refinements of this aspect of the invention are the subject matter of the dependent claims relating to the binder composition according to the invention.
  • Yet another subject matter of the present invention--according to a third aspect of the present invention-- is also the electrically conductive component, in particular an electrically conductive concrete component, according to the relevant independent patent claim relating to the component; respective advantageous developments and refinements of this aspect of the invention are the subject matter of the subclaims relating to the component according to the invention and of the corresponding subclaim.
  • Yet another subject matter of the present invention - according to a fourth aspect of the present invention - is also the use according to the invention of a combination which comprises a first component which has or consists of carbon fibers and a second component which has graphite particles and/or soot particles, according to the relevant independent patent claim relating to the use of the combination according to the invention.
  • Another subject of the present invention - according to a sixth aspect of the present invention - is also the method for producing electrically conductive components, in particular electrically conductive concrete components, based on dried and cured (set) hydraulic binder compositions, in particular concrete compositions, according to which the method independent patent claim related to the invention;
  • Advantageous further developments and refinements of this aspect of the invention are the subject matter of the dependent claims relating to this method according to the invention and of the related independent claim.
  • the subject of the present invention is furthermore - according to a seventh aspect of the present invention - the composition according to the invention, which has graphite particles and/or carbon black particles and which is present or is formed as an aqueous-based dispersion or suspension, according to the independent patent claim relating to the composition; respective advantageous developments and refinements of this aspect of the invention are the subject matter of the dependent claims relating to this composition according to the invention.
  • the subject of the present invention is - according to an eighth aspect of the present invention - the use according to the invention of the composition described above in the seventh aspect according to the invention according to the independent patent claim relating to this use.
  • the subject of the present invention - according to a first aspect of the present invention - is therefore a basic recipe (basic preparation), in particular a basic recipe for a hydraulic binder composition, preferably a basic recipe for a concrete composition, in particular for the production of electrically conductive components, preferably electrically conductive concrete components, the basic recipe
  • a first component (A) which has or consists of carbon fibers, in particular carbonized and/or graphitized carbon fibers, preferably graphite fibers, on the one hand and
  • a second component (B) which comprises graphite particles and/or carbon black particles, in particular graphite particles optionally together with carbon black particles, preferably graphite particles and carbon black particles, on the other hand, the base formulation also comprising at least one hydraulic binder, in particular cement and/or lime, preferably cement.
  • the situation according to the invention is in particular such that the carbon fibers are designed to be electrically conductive.
  • the graphite particles and/or the soot particles preferably the graphite particles and the soot particles, are each designed to be electrically conductive.
  • particulate conductive graphite or particulate conductivity graphite and/or particulate conductive carbon black or particulate conductivity carbon black can be used.
  • components produced using the basic formulation according to the invention in particular concrete components, can be provided with a defined or specially adjusted electrical conductivity in a targeted and purposeful manner, whereby compared to conventional components, In particular concrete components (ie without the use of conductive components) increased electrical conductivity or reduced electrical resistances can be provided according to the invention.
  • the components produced or provided using the basic formulation according to the invention are characterized by a high degree of homogeneity or uniformity of the electrical conductivity provided in the component itself.
  • other material properties such as material strength or material abrasion resistance, are not permanently impaired when using the basic formulation according to the invention with the electrically conductive components, so that the components according to the invention can withstand equally high mechanical loads.
  • the shaping of the resulting components is not restricted, so that the components produced using the basic formulation according to the invention or based on it, in particular concrete components, also have a wide range of applications and uses, for example as constructive or non-constructive components of buildings.
  • the components according to the invention in particular concrete components, have an improved or controlled dissipation behavior with regard to electrostatic charges and thus generally antistatic properties due to the targeted adjustment of the electrical conductivity, so that electrostatic charges of the component and associated further components or constructive arrangements be avoided. As a result, effective protection against unwanted or uncontrolled electrostatic discharges (ESD) is guaranteed.
  • ESD electrostatic discharges
  • components capable of dissipating electricity overall, in particular concrete components can be provided which in particular have electrostatic-dissipative (ie electrically dissipating), preferably electrostatically conductive (ie electrically conducting) properties.
  • the components provided according to the invention are also suitable for use in electrostatically protected areas (EPA) or in an ESD workplace, for example in the form of floor surfaces or floor coverings or the like, and also for industrial applications , For example as a floor surface or floor covering in production or industrial halls, for helipads or the like.
  • EPA electrostatically protected areas
  • ESD workplace for example in the form of floor surfaces or floor coverings or the like
  • industrial applications For example as a floor surface or floor covering in production or industrial halls, for helipads or the like.
  • the electrical conductivity can be adjusted in such a way that on the one hand an electrostatic charging of the material is prevented, on the other hand a controlled electrostatic dissipation takes place with only a low current intensity.
  • the electrical conductivity can also be set in such a way that it is not too great, so to speak, in order to prevent the occurrence of large electrical currents, which is also generally beneficial to occupational safety. In this way, the occurrence of large electrical currents or short circuits can also be avoided in the event that the electrically conductive component, for example in the form of a floor surface, unintentionally comes into contact with live parts such as open power cables or the like .
  • the corresponding components, in particular concrete components for further uses in which electrical conductivity is functionally required or desired, for example and in a non-limiting manner with regard to the provision of soil or traffic areas, such as streets or parking lots, for inductive charging of battery-powered vehicles or for providing electrically heatable surfaces or bodies.
  • the components provided on the basis of the basic formulation according to the invention, in particular concrete components can be designed to be (directly) heatable due to their electrical conductivity or can be used for touch-sensitive circuits or in the field of sensors.
  • the components according to the invention, in particular concrete components, with a defined electrical conductivity, which are designed, for example, as a floor surface or the like are also provided with covering and/or insulation layers.
  • the electrically conductive properties of the components according to the invention are achieved in particular in that, within the scope of the present invention, special electrically conductive components, namely based on electrically conductive carbon fibers on the one hand and electrically conductive graphite particles and/or electrically conductive soot particles on the other hand, which are present incorporated in the component, an electrically conductive structure being formed overall within the component.
  • the electrical properties, in particular the electrical conductivity, of the components or concrete components provided according to the invention in particular by using component (A) based on the electrically conductive carbon fibers and component (B) based on the electrically conductive graphite particles or the electrically conductive soot particles provided.
  • the graphite particles on the one hand and carbon black particles on the other hand according to component (B) are associated with the development of excellent or defined electrical conductivity in the resulting component, in particular concrete component.
  • the graphite particles on the one hand and the soot particles on the other hand form an electrically conductive structure in the underlying component, in particular the concrete component, so to speak, with the generally smaller soot particles bridging the generally larger graphite particles and thus filling them up of corresponding gaps between the graphite particles, so that in this way a correspondingly good electrical conductivity can be provided.
  • graphite particles or the soot particles can be present homogeneously or evenly distributed in the resulting component, in particular a concrete component, which means that the component as a whole has a uniform or uniform electrical conductivity, since essentially no areas with higher electrical resistances in the component itself.
  • component (B) as a dispersion or suspension is also of great importance, as will be mentioned below.
  • a further improvement in the adjustment of the electrical conductivity is also achieved in that in a targeted and purposeful manner, in particular electrically conductive carbon fibers, based on component (A), are additionally used or in the resulting component , In particular concrete component, such carbon fibers are present.
  • the situation is such that - equally without intending to invoke or limit oneself to this theory - the additionally introduced electrically conductive carbon fibers act, so to speak, as electrical (bridging) cables, whereby the electrical conductivity of the resulting component as a whole is further improved or increased. can be adjusted.
  • electrically conductive carbon fibers it is also the case in particular that as a result of the targeted combination with the graphite and soot particles, there is, so to speak, a further optimized electrically conductive structure in the form of a mesh in the resulting component, with the interstices of the Carbon fibers are filled or bridged by the graphite or soot particles.
  • the electrical conductivity or electrical resistance can also be further adjusted or specified by adjusting the respective quantities or the associated quantity ratios of the electrically conductive components in the form of carbon fibers and graphite and/or soot particles .
  • the electrically conductive properties of the components according to the invention in particular concrete components, can be adjusted in such a way that the external conditions, in particular the humidity, have only a slight influence at best, so that the area of application is correspondingly variable and, so to speak, independent of the external conditions .
  • the electrical conductivity properties of a floor covering for the outside area, which is formed on the basis of a component according to the invention are at least essentially independent of the weather.
  • a further advantage of the present invention can also be seen in the fact that the basic recipe according to the invention itself or to provide a large number of differently designed building materials, in particular concrete building materials, can be designed individually. This also results in universal applicability with regard to the provision of a defined electrical conductivity for a large number of hydraulic binder systems and the components resulting therefrom.
  • the mechanical properties, in particular the mechanical stability, of the components obtained on the basis of the concept according to the invention, in particular concrete components are not adversely affected, which applies equally to the optical properties of the resulting components.
  • component (A) As far as the use of carbon fibers according to component (A) is concerned, this can even result in a further increase in the strength of the underlying component, in particular a concrete component, particularly with regard to the flexural strength of the resulting component, in particular a concrete component.
  • the basic formulation according to the invention can be in the form of spatially separate but functionally related components or as a so-called kit-of-parts, according to a preferred embodiment of the invention, so that this also an individual design of the basic recipe is possible.
  • the second component (B) with the graphite particles and/or carbon black particles is present as an independent component, in particular in the form of a dispersion or suspension. In this way, the graphite particles and/or soot particles can be used or metered in individually.
  • component (B) as a dispersion or suspension results in improved incorporation of the graphite or carbon black particles, which also leads to homogeneous distribution in the (final) finished component, in particular concrete component, accompanied by a correspondingly high Homogeneity or uniformity of the electrical conductivity provided.
  • crete as used in the context of the present invention is to be understood broadly overall. In this regard, reference can also be made to the statements above. In particular, this term refers to a building material based on a hydraulic binder, in particular cement, and aggregates, in particular aggregate, and water or setting water (also known as added water), with (concrete) additionally being added during the manufacture of the building material. Additives and / or (concrete) additives can be used. In the resulting component, in particular a concrete component, the concrete is present in particular in dried and/or set form.
  • the term “concrete” generally includes (normal) concrete as such and also reinforced concrete, prestressed concrete, special concrete, high-strength concrete or the like.
  • the concretes present according to the invention are, in particular, concretes in accordance with the aforementioned standards.
  • the concrete can preferably be a mineral or mineral-based concrete.
  • the concrete can be a polymer-based concrete or a polymer concrete, even if this is less preferred within the scope of the present invention.
  • a polymer concrete a polymer or plastic is used in particular as the binder.
  • hydraulic binder as used in the context of the present invention is concerned, this term is to be understood broadly. In particular, this term refers to such binders which harden or set when water or mixing water is added by hydration to form water- and volume-resistant solids, which in principle both can happen in air as well as under water.
  • the hydraulic binder is preferably cement, which is generally an inorganic, finely ground, hydraulically acting binder that hardens when water is added, with the binding cement paste hardening through hydration to form water- and volume-resistant cement stone .
  • the hydraulic binder used according to the invention can, in particular, be a type of cement according to DIN EN 197-1.
  • carbon fibers also known as carbon fibers or carbon fibers
  • this term refers to fibers manufactured industrially on the basis of carbon-containing starting materials such as pitch or polyacrylonitrile, the starting materials being converted into carbon by chemical reactions or conversions adapted to the starting material, which carbon can, for example, be arranged in the fiber like graphite.
  • the carbon fibers used according to the invention are in particular electrically conductive.
  • the carbon fibers are in particular length-limited fibers with a defined thickness or diameter, the carbon fibers generally being thin structures in relation to their length, the ratio of length to thickness or diameter being >1 and generally >3:1 is.
  • graphite particles as used in the context of the present invention is to be understood broadly.
  • these are particulate particles based on or in the form of graphite, the particles based on carbon being formed in a special, in particular crystalline arrangement or structure, according to which the carbon is present in particular as hexagonal crystal systems.
  • these are electrically conductive graphite particles, such as particulate conductive graphite or particulate conductivity graphite.
  • this term is also to be understood broadly.
  • this is a particulate or powdery solid, which consists predominantly or at least essentially completely of carbon (e.g. carbon contents of more than 99.5%).
  • these are, in particular, electrically conductive carbon blacks or conductive carbon blacks, such as particulate conductive carbon black or particulate conductivity carbon black or particulate conductive carbon black.
  • the term "component”, as used in the context of the present invention, is also to be understood very broadly.
  • the term in question includes, in a non-limiting manner, constructive or non-constructive components of buildings or structures, such as buildings, roads, tunnels, bridges or the like.
  • the components can be used in a non-limiting manner as walls, ceilings, supports, surfaces, floors, (surface) coverings, industrial floors, hall floors, screed, floors or coverings for traffic areas, landing/takeoff runways or areas for aircraft, footpaths , Bicycle paths, road surfaces or the like be designed or form relevant components.
  • the term also includes, in a non-limiting manner, prefabricated components or finished parts, such as wall, support or ceiling elements, paving stones, slabs, cast stones, L-stones, pipe elements, shaft elements or the like.
  • the component in particular a concrete component, can be designed in the form of built-in parts or the like.
  • the component can be designed in one piece or in several pieces, in particular in one piece.
  • the component is part of a layer structure or is formed in layers (for example as an electrically conductive screed on a substrate material such as a conventional or equally electrically conductive concrete slab or the like).
  • the component according to the invention can therefore be designed in a corresponding manner.
  • the term “electrically conductive” or “conductive” as used in the context of the present invention is to be understood as meaning the property, in particular of the components according to the invention, preferably concrete components, of conducting electric current.
  • the electrical conductivity of the underlying components results in particular from the availability of electrical charge carriers, in particular electrons or delocalized electrons, in the underlying electrically conductive components based on the carbon fibers on the one hand and the graphite particles and/or soot particles on the other .
  • electrically conductive or "conductive”, as used in the context of the present invention, is to be understood broadly and generally refers to electrical ones Properties as summarized under “statically dissipative”, “statically conductive”, “conductive” and “conductive” in particular in accordance with DIN EN ISO 61340-5-1.
  • antistatic as it is understood in the context of the present invention relates in particular to preventing or reducing electrostatic charging, in particular caused by friction, in particular due to a separation or separation of corresponding charge carriers in an underlying component, in particular a concrete component .
  • a reduced electrostatic charge can be achieved, among other things, by bringing about charge equalization or the controlled discharge of electrical charges.
  • electrodesipative as understood in the context of the present invention is to be understood in particular as meaning the ability to dissipate electrical charges, as a result of which an electrostatic charge on an underlying component is reduced or avoided.
  • the determination of the corresponding particle or particle sizes or dimensions or dimensions can be based on the Are carried out by methods well known to those skilled in the art.
  • the sizes can generally be determined by means of light diffraction, in particular laser diffraction (laser diffractometry).
  • the particle sizes can be determined according to ISO 13320-1.
  • ASTM D3849 reference can be made to ASTM D3849.
  • the determination of the particle size reference can also be made in particular to A. Rawle, "Basic Principles of Particle Size Analysis", Surface Coatings International, Part A, Issue 2003/02.
  • ASTM D 4018-17 with regard to determining the dimensions of the carbon fibers used according to the invention.
  • mean sizes and D 50 values are also given within the scope of the present invention.
  • the medium sizes such as mean fiber length, mean fiber diameter meter, average particle size or the like
  • the D 50 values also provide information about the particle size distribution, with the D 50 value indicating that 50% of the particles have a size or extent which is smaller than or equal to the numerical value given.
  • the carbon fibers are electrically conductive. Consequently, electrically conductive carbon fibers, in particular electrically conductive carbonized or graphitized carbon fibers, preferably electrically conductive graphite fibers, are used for the first component (A) or the basic formulation according to the invention.
  • the graphite particles and/or the carbon black particles are each electrically conductive. Consequently, the graphite particles can be designed as conductive graphite particles (particulate conductive graphite or particulate conductivity graphite) or the carbon black particles can be designed as conductive carbon black particles (particulate conductive carbon black or particulate conductivity carbon black) or as particulate conductive carbon black.
  • the carbon fibers and the graphite particles and/or the soot particles are electrically conductive.
  • components in particular concrete components, which are designed to be electrically conductive in a defined manner and also have antistatic or electrodissipative properties, can thus be provided overall using the basic formulation according to the invention or the hydraulic binder composition specified below.
  • the carbon fibers, the graphite particles and/or the soot particles can each have an electrical conductivity, in particular specific electrical conductivity, in the range from 10 13 S/cm to 10 6 S/cm, in particular in the range from 10 12 S/cm to 10 5 S/cm, preferably in the range from 10 1 ° to 10 4 S/cm, preferably in the range from 10 9 to 10 3 S/cm.
  • the present conductivities relate in particular to the underlying particles or particles as such.
  • the carbon fibers have an electrical conductivity, in particular specific electrical conductivity, in the range from 0.1 S / cm to 10,000 S / cm, in particular in the range from 0.2 S / cm to 2000 S/cm, preferably in the range from 0.35 S/cm to 1000 S/cm, preferably in the range from 0.4 S/cm to 700 S/cm, in particular based on a single fiber (single filament).
  • electrical conductivity in particular specific electrical conductivity, in the range from 0.1 S / cm to 10,000 S / cm, in particular in the range from 0.2 S / cm to 2000 S/cm, preferably in the range from 0.35 S/cm to 1000 S/cm, preferably in the range from 0.4 S/cm to 700 S/cm, in particular based on a single fiber (single filament).
  • the carbon fibers in the context of the present invention can have an electrical resistance, in particular specific electrical resistance, in the range from 0.0001 W cm to 10 ⁇ cm, in particular in the range from 0.0005 ⁇ cm to 5 ⁇ cm, preferably in the range from 0.001 ⁇ cm to 3 ⁇ cm, preferably in the range from 0.0015 ⁇ cm to 2.5 ⁇ cm, in particular based on a single fiber (single filament).
  • an electrical resistance in particular specific electrical resistance, in the range from 0.0001 W cm to 10 ⁇ cm, in particular in the range from 0.0005 ⁇ cm to 5 ⁇ cm, preferably in the range from 0.001 ⁇ cm to 3 ⁇ cm, preferably in the range from 0.0015 ⁇ cm to 2.5 ⁇ cm, in particular based on a single fiber (single filament).
  • the amount of the respective electrically conductive components or the carbon fibers and/or the graphite particles and/or the soot particles is also relevant on the basic formulation of the invention.
  • the basic recipe contains the carbon fibers in an amount in the range from 0.001% by weight to 10% by weight, in particular in the range from 0.005% by weight to 8% by weight. -%, preferably in the range from 0.01% by weight to 6% by weight, preferably in the range from 0.02% by weight to 5% by weight, particularly preferably in the range from 0.02% by weight % to 2% by weight, based on the basic formulation.
  • the base recipe can contain the carbon fibers in an amount in the range from 0.001% by volume to 10% by volume, in particular in the range from 0.005% by volume to 5% by volume, preferably in the range from 0.01% by volume. % to 3% by volume, preferably in the range from 0.015% by volume to 2.5% by volume, based on the basic formulation.
  • the basic formulation can contain the graphite particles in an amount in the range from 0.005% by weight to 15% by weight, in particular in the range from 0.01% by weight to 12% by weight, preferably in the range from 0.05 % by weight to 10% by weight, preferably in the range from 0.1% by weight to 8% by weight, based on the base formulation.
  • the base formulation can contain the carbon black particles in an amount in the range from 0.0001% by weight to 5% by weight, in particular in the range from 0.001% by weight to 4% by weight, preferably in the range from 0.005% by weight. % to 3% by weight, preferably in the range from 0.01% by weight to 2.5% by weight, based on the basic formulation.
  • the respective weight ratios of the components used according to the invention in the form of the carbon fibers, graphite particles or soot particles are also important with regard to the formation of a defined electrical conductivity.
  • the electrically conductive components present in the component, in particular concrete component, produced using the basic formulation according to the invention can be used Structure can be further optimized, for example with regard to the previously mentioned filling of gaps between the carbon fibers with graphite particles or soot particles.
  • the basic recipe contains the graphite particles and the carbon fibers in a weight ratio of graphite particles to carbon fibers [graphite particles: carbon fibers] in the range from 1,500:1 to 1:5, in particular in the range from 1,000:1 to 1:1, preferably in the range from 500:1 to 2:1, preferably in the range from 300:1 to 3:1.
  • the base formulation contains the graphite particles and the carbon fibers in a weight ratio of graphite particles to carbon fibers [graphite particles:carbon fibers] of greater than 1, in particular greater than 1.5, preferably greater than 2.
  • the base formulation can contain the soot particles and the carbon fibers in a weight ratio of soot particles to carbon fibers [soot particles: carbon fibers] in the range from 50:1 to 1:500, in particular in the range from 10:1 to 1:300, preferably in the range from 7 : 1 to 1:150, preferably in the range from 5:1 to 1:100.
  • the basic formulation can contain the graphite particles and the carbon black particles in a weight ratio of graphite particles to carbon black particles [graphite particles: carbon black particles] in the range from 500:1 to 1:2, in particular in the range from 200:1 to 1:1, preferably in the range from 100 : 1 to 1.5:1, preferably in the range from 10:1 to 2:1, particularly preferably in the range from 6:1 to 3:1.
  • the carbon fibers have an absolute fiber length in the range from 0.4 mm to 16 mm, in particular in the range from 0.9 mm to 11 mm, preferably in the range from 1.5 mm to 9 mm. preferably in the range from 2 mm to 8 mm.
  • the carbon fibers have an absolute fiber length of about 3 mm or about 6 mm.
  • a mixture based on carbon fibers with an absolute fiber length of about 3 mm and carbon fibers with an absolute fiber length of about 6 mm can also be used in this context.
  • the carbon fibers can have an average fiber length, in particular an average fiber length D 50 , in the range from 0.5 mm to 15 mm, in particular in the range from 1 mm to 10 mm, preferably in the range from 2 mm to 8 mm, preferably in the range from 2.5 mm to 7 mm.
  • the carbon fibers have an average fiber length, in particular an average fiber length D 50 , of approximately 3 mm or approximately 6 mm.
  • a corresponding mixture can also be used here.
  • Carbon fibers with the above fiber lengths can be obtained in particular by cutting underlying carbon filaments.
  • the aforementioned carbon fibers can be cut carbon fibers.
  • the carbon fibers used according to the invention can have an absolute fiber diameter in the range from 4 ⁇ m to 42 ⁇ m, in particular in the range from 7 ⁇ m to 27 ⁇ m, preferably in the range from 9 ⁇ m to 22 ⁇ m.
  • the carbon fibers can have an average fiber diameter, in particular an average fiber diameter D 50 , in the range from 5 ⁇ m to 40 ⁇ m, in particular in the range from 8 ⁇ m to 25 ⁇ m, preferably in the range from 10 ⁇ m to 20 ⁇ m.
  • the carbon fibers have an aspect ratio, calculated as the ratio of fiber length to fiber diameter and based on a single fiber, in the range from 2 to 4000, in particular in the range from 5 to 3000, preferably in the range from 10 to 2000, preferably in the range from 100 to 1500.
  • the carbon fibers can have a density in the range from 0.5 g/cm 3 to 5 g/cm 3 , in particular in the range from 0.8 g/cm 3 to 4 g/cm 3 , preferably in the range from 1 g/cm 3 to 3 g/cm 3 , preferably in the range from 1.2 g/cm 3 to 2.5 g/cm 3 , particularly preferably in the range from 1.4 g/cm 3 to 2 g/cm 3 .
  • the carbon fibers can have a bulk density in the range from 5 g/l to 800 g/l, in particular in the range from 7.5 g/l to 600 g/l, preferably in the range from 10 g/l to 500 g/l .
  • the mechanical strength of the carbon fibers used according to the invention is also important: It can be provided according to the invention that the carbon fibers have a tensile strength in the range from 0.2 GPa to 10 GPa, in particular in the range from 0.5 GPa to 8 GPa, preferably in range from 0.7 GPa to 6 GPa.
  • the carbon fibers can have a tensile modulus of elasticity (modulus of elasticity) in the range from 10 GPa to 500 GPa, in particular in the range from 20 GPa to 400 GPa, preferably in the range from 30 GPa to 300 GPa.
  • the stated strength properties can be determined in particular in accordance with ASTM C1557.
  • the carbon fibers should have a defined elongation at break. According to the invention, it can be provided that the carbon fibers have an elongation at break in the range from 0.5% to 5%, in particular in the range from 0.75% to 4%, preferably in the range from 1% to 3%.
  • the elongation at break can be determined in accordance with DIN EN ISO 5079 in particular.
  • the aforementioned strength properties of the carbon fibers preferably used according to the invention are associated with the advantage that the resulting component, in particular a concrete component, still has high mechanical strength or stability despite the incorporation of the corresponding components. Consequently, the incorporation of the mentioned carbon fibers into the (concrete) matrix is not accompanied by an excessive destabilization of the resulting component. Rather, the carbon fibers used can even lead to an improvement in particular in the flexural strength of the resulting components, while at the same time providing a defined electrical conductivity.
  • the carbon fibers have a specific carbon content.
  • the carbon fibers have a carbon content of at least 90% by weight, in particular at least 92% by weight, preferably at least 94% by weight, preferably at least 95% by weight, based on the carbon fibers , exhibit.
  • the basic formulation and/or component (A) also contains ground or chopped, in particular ground, carbon fibers (additional carbon fibers).
  • the ground or chopped carbon fibers can have an electrical conductivity, in particular specific electrical conductivity, in the range from 0.1 S/cm to 10,000 S/cm, in particular in the range from 0.2 S/cm, in the context of the present invention. cm to 2000 S/cm, preferably in the range from 0.35 S/cm to 1000 S/cm, preferably in the range from 0.4 S/cm to 700 S/cm, in particular based on a single fiber (single filament).
  • the ground or chopped carbon fibers can have an electrical resistance, in particular specific electrical resistance, in the range from 0.0001 W-cm to 10 ⁇ cm, in particular in the range from 0.0005 W-cm to 5 W-cm, preferably in the range from 0.001 W-cm to 3 W-cm, preferably in the range from 0.0015 W-cm to 2.5 W-ati, in particular based on a single fiber (single filament).
  • the ground or chopped carbon fibers are characterized by a shorter fiber length compared to the above-mentioned, in particular chopped, carbon fibers:
  • the ground or chopped carbon fibers have an absolute fiber length in the range of 0.4 ⁇ m to 1100 ⁇ m, in particular in the range from 0.7 ⁇ m to 950 ⁇ m, preferably in the range from 0.9 ⁇ m to 850 ⁇ m.
  • the ground or chopped carbon fibers can have an average fiber length, in particular an average fiber length D 50 , in the range from 0.5 ⁇ m to 1,000 ⁇ m, in particular in the range from 0.8 ⁇ m to 900 ⁇ m, preferably in the range from 1 ⁇ m to 800 ⁇ m pm, exhibit.
  • the ground and/or chopped carbon fibers can have an absolute fiber diameter in the range from 0.4 ⁇ m to 32 ⁇ m, in particular in the range from 0.6 ⁇ m to 22 ⁇ m, preferably in the range from 0.8 ⁇ m to 17 ⁇ m.
  • the ground or chopped carbon fibers can have an average fiber diameter, in particular average fiber diameter D 50 , in the range from 0.5 gm to 30 gm, in particular in the range from 0.7 gm to 20 gm, preferably in the range from 0.9 gm to 15 gm.
  • the ground or chopped carbon fibers can have an aspect ratio, calculated as the ratio of fiber length to fiber diameter and based on an individual fiber, in the range from 1 to 100, in particular in the range from 2 to 50.
  • ground or chopped carbon fibers can be characterized by the following properties:
  • the ground or chopped carbon fibers can have a density in the range from 0.5 g/cm 3 to 5 g/cm 3 , in particular in the range from 0.8 g/cm 3 to 4 g/cm 3 , preferably in the range from 1 g/cm 3 to 3 g/cm 3 , preferably in the range from 1.2 g/cm 3 to 2.5 g/cm 3 , particularly preferably in the range from 1.4 g/cm 3 to 2 g/cm 3 , exhibit.
  • the ground or chopped carbon fibers can have a bulk density in the range from 10 g/l to 1,500 g/l, in particular in the range from 20 g/l to 1,200 g/l, preferably in the range from 50 g/l to 1,000 g/l , exhibit.
  • the ground or chopped carbon fibers can have a tensile strength in the range from 0.2 GPa to 10 GPa, in particular in the range from 0.5 GPa to 8 GPa, preferably in the range from 0.7 GPa to 6 GPa.
  • the ground or chopped carbon fibers can have a tensile modulus of elasticity (modulus of elasticity) in the range from 10 GPa to 500 GPa, in particular in the range from 20 GPa to 400 GPa, preferably in the range from 30 GPa to 300 GPa.
  • the ground or chopped carbon fibers can have an elongation at break in the range from 0.5% to 5%, in particular in the range from 0.75% to 4%, preferably in the range from 1% to 3%. According to the invention, it can also be provided that the ground or chopped carbon fibers have a carbon content of at least 90% by weight, in particular at least 92% by weight, preferably at least 94% by weight, preferably at least 95% by weight, based on the carbon fibers.
  • Component (A) can consist of the carbon fibers and the other ground or chopped carbon fibers.
  • the basic formulation may contain the ground and/or chopped carbon fibers in an amount in the range from 0.0001% to 5% by weight, in particular in the range from 0.001% to 2% by weight, preferably in range from 0.01% by weight to 1% by weight, based on the basic formulation.
  • the carbon fibers used according to the invention in general, it can be provided according to the invention in particular that the carbon fibers or the ground and/or chopped carbon fibers are obtainable or obtained by carbonization and/or graphitization of a synthetic starting material, preferably polyacrylonitrile (PAN) . In particular, oxidation of the starting material is typically performed prior to carbonization. Such carbon fibers have particularly good properties.
  • PAN polyacrylonitrile
  • the carbon fibers or the ground and/or chopped carbon fibers are obtainable by carbonization and/or graphitization of pitch as the starting material.
  • the carbon fibers or the ground and/or chopped carbon fibers are equipped on their surface with at least one surface modifier, in particular to improve the incorporation and/or incorporation of the carbon fibers into hydraulic binder systems and/or provided.
  • the surface modifier can be a film-forming substance.
  • it can behave according to the invention in such a way that the carbon fibers or the ground and/or chopped carbon fibers are sized or equipped with a sizing.
  • At least one sizing agent can be used in this regard.
  • the sizing agent can be selected from the group of polyurethanes, epoxides, glycerol and aromatic polymers and combinations or mixtures thereof.
  • the surface of the underlying carbon fibers can be smoothed by the sizing or by the use of a corresponding surface modifier, as a result of which better incorporation into an existing matrix can take place, in particular also accompanied by a more homogeneous distribution of the carbon fibers.
  • the sizing or the surface modifier in particular improves the compatibility of the carbon fibers with respect to the other components of the base recipe or the binder composition obtained on this basis, which also improves the incorporation with regard to a homogeneous distribution of the fibers in the resulting component, in particular a concrete component. improved.
  • carbon fibers used in the invention can be used for this purpose, e.g. B. Donacarbo ® S (cut or ground) from ASK Chemicals GmbH, Germany, and Sigrafil ® , in particular Sigrafil ® C C6-4.0/240 series (cut) or Sigrafil ® C M80 series (ground) or Sigrafil ® C M150 series (ground), from SGL Technologies GmbH, Germany.
  • Sigrafil ® in particular Sigrafil ® C C6-4.0/240 series (cut) or Sigrafil ® C M80 series (ground) or Sigrafil ® C M150 series (ground), from SGL Technologies GmbH, Germany.
  • the products Tenax® Short Fiber from Teijin Carbon Europe GmbH and CF Trim HT-AN-07 from CAR FiberTec GmbH, Germany can also be used.
  • the graphite particles are synthetic or natural, in particular synthetic. According to the invention, synthetic graphite particles are therefore preferably used.
  • the graphite particles in the context of the present invention can have an absolute particle size in the range from 0.05 ⁇ m to 120 ⁇ m, in particular in the range from 0.3 ⁇ m to 110 ⁇ m, preferably in the range from 0.5 ⁇ m to 100 ⁇ m, preferably in range from 1.5 ⁇ m to 90 ⁇ m.
  • the graphite particles can have an average particle size, in particular an average particle size D50, in the range from 0.1 ⁇ m to 100 ⁇ m, in particular in the range from 0.5 ⁇ m to 80 ⁇ m, preferably in the range from 1 ⁇ m to 50 ⁇ m, preferably in the range from 2 pm to 40 pm.
  • the aforementioned particle sizes also go hand in hand with an optimized incorporation of the graphite particles into the binder composition obtainable on the basis of the basic formulation according to the invention or into the resulting components, in particular concrete components, and also what the formation of a further optimized electrically conductive structure within the component, in particular concrete component , in interaction with the carbon fibers or the soot particles.
  • the graphite particles can have a specific surface area (BET surface area) in the range from 1 m 2 /g to 1,000 m 2 /g, in particular in the range from 2 m 2 /g to 500 m 2 /g, preferably in the range from 4 m 2 /g to 400 m 2 /g, preferably in the range from 5 m 2 /g to 300 m 2 /g.
  • BET surface area specific surface area
  • the graphite particles can also have the following properties:
  • the graphite particles can also have a carbon content of at least 80% by weight, in particular at least 90% by weight, preferably at least 95% by weight, preferably at least 98% by weight, particularly preferably at least 99% by weight, very particularly preferably at least 99.5% by weight, more preferably at least 99.9% by weight, based on the graphite particles.
  • the graphite particles can have a carbon content in the range from 80% by weight to 99.999% by weight, in particular in the range from 90% by weight to 99.5% by weight, preferably in the range from 95% by weight to 99 % by weight, based on the graphite particles.
  • the graphite particles can also have a tamped density in the range from 0.4 g/cm 3 to 2 g/cm 3 , in particular in the range from 0.6 g/cm 3 to 1.5 g/cm 3 , preferably in the range from 0.7 g/cm 3 to 1.2 g/cm 3 .
  • the tamped density can be determined in particular according to DIN EN ISO 787-11.
  • carbon black particles used according to the invention can have the following properties in particular:
  • the soot particles can have an absolute particle size in the range from 8 nm to 82 nm, in particular in the range from 12 nm to 72 nm, preferably in the range from 12 nm to 47 nm, preferably in the range from 18 nm to 32 nm.
  • the soot particles can have an average particle size, in particular an average particle size D50, in the range from 10 nm to 80 nm, in particular in the range from 15 nm to 70 nm, preferably in the range from 15 nm to 45 nm, preferably in the range from 20 nm to 30 nm.
  • the carbon black particles can have a specific surface area (BET surface area) in the range from 50 m 2 /g to 1000 m 2 /g, in particular in the range from 80 m 2 /g to 650 m 2 /g, preferably in the range from 90 m 2 /g to 250 m 2 /g, preferably in the range of 105 m 2 /g to 150 m 2 /g.
  • BET surface area specific surface area
  • the carbon black particles can have a STASA surface area (Statistical Thickness Surface Area) in the range from 10 m 2 /g to 500 m 2 /g, in particular in the range from 30 m 2 /g to 400 m 2 /g, preferably in the range from 50 m 2 /g to 250 m 2 /g, preferably in the range from 70 m 2 /g to 150 m 2 /g.
  • STASA surface area Statistical Thickness Surface Area
  • the soot particles can have an oil absorption in the range from 50 ml/100g to 1,000 ml/100g, in particular in the range from 80 ml/100g to 420 ml/100g, preferably in the range from 100 ml/100g to 250 ml/100g, preferably in range from 110 ml/100g to 200 ml/100g, particularly preferably in the range from 115 ml/100g to 150 ml/100g.
  • the oil adsorption number (0/7 adsorption number OAN) can be determined in particular on the basis of ASTM D2414.
  • the carbon black particles can have an iodine number in the range from 10 mg/g to 500 mg/g, in particular in the range from 20 mg/g to 400 mg/g, preferably in the range from 50 mg/g to 300 mg/g, preferably in the range from 80 mg/g to 200 mg/g.
  • ASTM D1510 ASTM D1510
  • the soot particles can also have an ash content of at most 1.5% by weight, in particular at most 1% by weight, preferably at most 0.8% by weight, preferably at most 0.5% by weight.
  • an ash content of at most 1.5% by weight, in particular at most 1% by weight, preferably at most 0.8% by weight, preferably at most 0.5% by weight.
  • carbon black particles used according to the invention commercially available products can be used, such as Raven( R ) P from the Aditya Birla Group (Birla Carbon).
  • Raven( R ) P from the Aditya Birla Group (Birla Carbon).
  • Chezacarb ® A from Unipetrol GmbH, Germany, and Printex ® XE-2B from Orion Engineered Carbon, Germany, and Vulcan ® XC72 from Cabot Corp, Norway, and also Super P ® from Imersys Graphite & Carbon , Switzerland, are used according to the invention.
  • the hydraulic binder used according to the invention is concerned, as mentioned above, it is in particular cement.
  • the hydraulic binder in the form of cement can be selected from the group of Portland cement, Portland composite cement, blast furnace cement, pozzolan cement and composite cement and mixtures or combinations thereof, preferably Portland cement.
  • the amount of the hydraulic binder, in particular cement, in the base formulation according to the invention can vary within wide ranges. According to the invention, however, it is preferred if the base formulation contains the hydraulic binder in an amount in the range from 2% by weight to 60% by weight, in particular in the range from 5% by weight to 50% by weight, preferably in the range from 7.5% by weight to 40% by weight, preferably in the range from 10% by weight to 35% by weight, based on the basic formulation.
  • the base formulation contains at least one additive, the additive being selected from the group of additives, in particular concrete additives; additives, in particular concrete additives; and aggregates, in particular concrete aggregates, and mixtures or combinations thereof.
  • the basic formulation contains at least one additive, in particular concrete additive.
  • concrete admixtures can generally be used in order to specifically set or specify certain properties, in particular through chemical or physical action, of the binder composition produced or prepared using the basic recipe according to the invention or of the fresh concrete, for example with regard to workability, as well as the setting and curing behavior.
  • the properties of the resulting component, in particular concrete component are specified or adjusted, for example as far as its frost resistance or the like is concerned.
  • additives in particular concrete additives, can be added in liquid or solid or dry form, for example in the form of powders or granules.
  • the additive in particular concrete additive, can be selected in particular from the group of concrete plasticizers, plasticizers, air-entraining agents, clearing agents, retarders, hardening accelerators, setting accelerators, stabilizers, viscosity modifiers, chromate reducers, recycling aids, foaming agents, sedimentation reducers, passivators and shrinkage reducers and mixtures or combinations thereof, in particular selected from the group of concrete plasticizers, flow aids, air-entraining agents, sealants, retarders, hardening accelerators, setting accelerators, stabilizers and viscosity modifiers, and mixtures or combinations thereof.
  • the products SKY® 643 MasterGlenium or SKY® 519 MasterGlenium from BASF and Alphalith Hyperflow 2060 from Rhein Chemotechnik can be used as superplasticizers.
  • the products Adva® Flow 342 from Grace Bau area GmbH, Germany, and Sika® Viscocrete 4077 from Sika Deutschland GmbH and TM ON-S 2000 from Tillmann BV, Netherlands can be used.
  • the basic formulation can contain the additive, in particular concrete additive, in an amount in the range from 0.0001% by weight to 10% by weight, in particular in the range from 0.001% by weight to 8% by weight, preferably in the range from 0.01% by weight to 5% by weight, preferably in the range from 0.05% by weight to 3% by weight, particularly preferably in the range from 0.1% by weight to 2.5% by weight. -%, related to the basic recipe.
  • the basic formulation according to the invention can contain at least one additive, in particular concrete additive.
  • the additives that can be used according to the invention are generally solid substances which are used for the basic recipe and which are subsequently present in the resulting component, in particular concrete component, preferably in a finely divided form and which have certain properties of the resulting component, in particular concrete component, affect or specify.
  • the workability properties of the fresh concrete which can be obtained on the basis of the basic recipe according to the invention or the binder composition described below, can also be specified or adjusted.
  • the strength or (water)tightness of a resulting component, in particular a concrete component can be adjusted using additives.
  • the additive in particular concrete additive, is selected from the group of inactive additives, pozzolanic additives, latently hydraulic additives and organic additives and mixtures or combinations thereof.
  • the additive in particular concrete additive, can be selected in the context of the present invention from the group of mineral powder, pigments, trass, blast furnace slag, bentonites, fly ash, blast furnace slag powder, silica fume and silica suspensions and mixtures or combinations thereof, preferably selected from the group of mineral powder, Pigments, trass, blast furnace slags, bentonites, fly ash and ground granulated blast furnace slag and their mixtures or combinations.
  • the basic formulation according to the invention can contain the additive, in particular concrete additive, in an amount in the range from 0.1% by weight to 45% by weight, in particular in the range from 0.5% by weight to 40% by weight. %, preferably in the range from 1% by weight to 35% by weight, preferably in the range from 1.5% by weight to 30% by weight, particularly preferably in the range from 2% by weight to 25% by weight. -%, related to the basic recipe.
  • the base formulation according to the invention can also contain at least one aggregate, in particular concrete aggregate (aggregate).
  • aggregate or “concrete aggregate” (synonymously also referred to as “aggregate”) means a granular material which is mixed with water and the hydraulic binder, in particular cement, for the production of the building material or Concrete and thus the component, in particular concrete component, is used according to the invention.
  • An aggregate in particular concrete aggregate (aggregate), is understood to mean, in particular, a granular material such as gravel, sand or the like.
  • the aggregate, in particular concrete aggregate can be a natural or artificial, preferably natural rock.
  • the aggregate, in particular concrete aggregate can be a dense or porous, in particular dense, rock.
  • the rock can be particularly granular.
  • the aggregate in particular concrete aggregate, can have a grain size and/or grain sizes in the range from greater than 0 mm to 32 mm.
  • the aggregate, in particular concrete aggregate can be selected, for example, from the group of fine aggregates, in particular with the grain groups [mm] 0/1, 0/2 and/or 0/4; coarse aggregates, in particular with the grain groups [mm] 2/8, 4/8, 8/16, 16/32, 4/32 and/or 8/22; and grain mixtures, in particular with the grain groups [mm] 0/22 and/or 0/32; and mixtures or combinations thereof.
  • the aggregate, in particular concrete aggregate can preferably be used in the form of grain groups 0/2, 2/8 and/or 8/16.
  • the aggregate used according to the invention in particular concrete aggregate, can be, for example, river gravel or sand, pit gravel or sand, chippings, crushed stone and mixtures or combinations thereof.
  • metal slag, broken clinker and, in addition, other fibers such as glass fibers or the like can also be used.
  • aggregates in particular concrete aggregates, based on baryte, magnetite, hematite, heavy metal slag, fine sand, lava gravel and sand, pumice stone, kieselguhr, tufa, wood fibers, wood chips, wool, flour, expanded mica, clay, perlite, slate, fly ash, garbage slag, foamed plastic or the like or mixtures or combinations thereof.
  • the basic formulation according to the invention can contain the aggregate, in particular concrete aggregate (aggregate), in an amount in the range from 5% by weight to 98% by weight, in particular in the range from 10% by weight to 95% by weight, preferably in the range from 20% by weight to 93% by weight, preferably in the range from 30% by weight to 90% by weight, particularly preferably in the range from 40% by weight to 85% by weight, based on the basic recipe included.
  • aggregate in particular concrete aggregate (aggregate)
  • the aggregate in particular concrete aggregate (aggregate)
  • the aggregate in an amount in the range from 5% by weight to 98% by weight, in particular in the range from 10% by weight to 95% by weight, preferably in the range from 20% by weight to 93% by weight, preferably in the range from 30% by weight to 90% by weight, particularly preferably in the range from 40% by weight to 85% by weight, based on the basic recipe included.
  • the basic formulation according to the invention can be present in the form of spatially separate but functionally related components or as a kit (kit-of-parts). According to the invention, it can thus be provided that the components or parts are spatially separate from one another, but are functionally related to one another, for example with regard to the formation of a binder composition or the like by combining the listed components or parts.
  • the first component (A) which comprises or consists of the carbon fibers, can be present in a spatially separate but functionally related form to the other components of the basic formulation.
  • the first component (A), which has the carbon fibers or consists of them, and the second component (B), which contains graphite particles and/or carbon black particles, in particular graphite particles, optionally together with carbon black particles, preferably graphite particles and carbon black particles, has, to each other and/or to which other components are present in a spatially separate but functionally related form.
  • the second component (B) which contains graphite particles and/or carbon black particles, in particular graphite particles, optionally together with carbon black particles, preferably graphite particles and carbon black particles, is spatially separate but functional to the other components are present.
  • the second component (B) is in particular in the form of an aqueous dispersion or suspension, so that it can be combined individually or as part of the combination with the other components to obtain the hydraulic binder setting, as defined below, are introduced or added to the other components or can be mixed with them.
  • the basic formulation contains component (A) and component (B) in the form of spatially separate but functionally related components and/or as a kit (kit-of-parts).
  • the concept according to the invention is associated with the central advantage that the components can be further individually matched to one another, while at the same time an optimized incorporation or incorporation of component (A) or component (B) in particular is made possible, for example in the production of the Binder composition according to the invention obtainable using the base formulation according to the invention.
  • the applicant has surprisingly found that the constituents or ingredients of component (B) in the form of graphite particles and/or carbon black particles can be incorporated particularly well and uniformly into the resulting binder composition, which results in correspondingly improved product properties of the resulting component, in particular concrete component, accompanies.
  • the component according to the invention also has properties defined for this reason with regard to its electrical conductivity.
  • component (B) is present in particular as an aqueous or water-based dispersion, preferably as an aqueous or water-based suspension, which can be used, for example, in the production of the binder composition obtainable using the basic formulation according to the invention can be added to the other components, which correspondingly improves the metering and homogeneous incorporation of component (B), as mentioned above.
  • component (A) can also be part of such a mixture or be present with the components of the base formulation that are different from component (B), in particular as a mixture, even if this is less preferred according to the invention.
  • component (A) can also be part of such a mixture or be present with the components of the base formulation that are different from component (B), in particular as a mixture, even if this is less preferred according to the invention.
  • component (B) are different, such as aggregates, additives or additives or the like, these can, independently of one another, be present in dry form or in bulk, in particular equally in the form of spatially separate, but functionally related components or brought together as a corresponding mixture, in particular a dry mixture.
  • component (A) can also be present in dry form or as a dry mixture or in bulk.
  • component (A) can be designed in the form of a part or component that is spatially separate from the other parts or component (B) but is functionally connected to the other parts.
  • dry form or “dry mixture” refer in particular to a (residual) water content of less than 10% by weight, in particular less than 5% by weight, preferably less than 3% by weight, preferably less than 1% by weight, based on the particular constituent or based on component (A).
  • component (A) consists of the carbon fibers or is formed at least essentially entirely by the carbon fibers.
  • component (A) can also have other ingredients, as listed below.
  • component (A) can contain the carbon fibers in an amount in the range from 10% by weight to 100% by weight, in particular in the range from 20% by weight to 99.5% by weight, preferably in the range from 30% by weight to 99% by weight, preferably in the range from 50% by weight to 98% by weight, based on component (A).
  • component (A) can contain at least one further ingredient (additive (A)), in particular in a mixture with the carbon fibers.
  • the further ingredient can be selected from the group of barium sulfates, calcium sulfates and iron oxides and mixtures or combinations thereof.
  • marketable or commercial products can be used in particular (such as Albasoft® 100 from Sachtleben Minerals GmbH & Co. KG, Borrement® CA120 from Borregaard and Bayferrox Schwarz 330 from Lanxess Deutschland GmbH).
  • Bayferrox® iron oxide
  • Chromoxide Grün GN Chromoxide Grün GN from Lanxess AG, Germany
  • petroleum coke Ranco® 9885 from Richard Anton KG, Germany
  • aluminum hydrosilicate SF Mont from Damolin GmbH, Germany
  • Component (A) can contain the other ingredient in an amount in the range from 0.1% by weight to 90% by weight, in particular in the range from 0.5% by weight to 80% by weight, preferably in the range from 1% by weight to 70% by weight, preferably in the range from 2% by weight to 50% by weight, based on component (A).
  • component (B) of the basic formulation according to the invention can be used according to a particularly preferred embodiment of the invention as a dispersion, in particular as an aqueous and/or aqueous-based dispersion, preferably as a suspension, preferably aqueous and/or water-based suspension, be formed.
  • component (B) can also be in the form of granules, even if this is less preferred according to the invention. Consequently, it is particularly provided or preferred according to the invention that component (B) is formed as a dispersion, in particular as an aqueous and/or water-based dispersion, preferably as a suspension, preferably aqueous and/or water-based suspension.
  • the situation is in particular such that the graphite particles and/or the carbon black particles, preferably the graphite particles and the carbon black particles, are dispersed or .
  • an aqueous-based carrier medium in particular dispersant, preferably solubilizing agent, preferably water
  • dispersant preferably solubilizing agent
  • carrier medium in particular as dispersing agent and/or solubilizing agent.
  • the carrier medium in particular the dispersing agent, preferably the solubilizing agent, is water.
  • component (B) as a dispersion, in particular a suspension, enables precise dosing of the graphite particles or carbon black particles and particularly homogeneous incorporation, for example during the production of the binder composition using the basic formulation according to the invention, which means that its immediate precipitation is equally important in the Components, in particular concrete components, takes place, also with regard to the presence of specially adjusted or predetermined electrical conductivities, accompanied by the avoidance of areas with high electrical resistances or low electrical conductivities in the resulting components.
  • component (B), used according to the invention in particular as a dispersion or suspension has high stability with regard to the ingredients present in the form of graphite particles and/or carbon black particles, with undesired premature sedimentation or clumping of the graphite or carbon black particles is prevented.
  • the component (B) can be characterized in particular by the following properties:
  • component (B) can be the aqueous-based carrier medium, in particular dispersing agent, preferably solubilizing agent, preferably water, in an amount in the range from 5% by weight to 95% by weight, in particular in the range from 10% by weight. % to 90% by weight, preferably in the range from 20% by weight to 80% by weight, preferably in the range from 30% by weight to 75% by weight, particularly preferably in the range from 40% by weight to 70% by weight, more preferably in the range from 50% to 65% by weight, based on component (B).
  • dispersing agent preferably solubilizing agent, preferably water
  • solubilizing agent preferably water
  • component (B) can contain the graphite particles in an amount in the range from 0.02% by weight to 60% by weight, in particular in the range from 0.05% by weight to 55% by weight, preferably in the range from 0.25% by weight to 50% by weight, preferably in the range from 0.6% by weight to 45% by weight, based on component (B).
  • component (B) can contain the graphite particles in an amount in the range from 20% by weight to 40% by weight, more preferably in the range from 25% by weight to 35% by weight, very preferably in the range from 28 % by weight to 33% by weight, based on component (B).
  • component (B) can contain the carbon black particles in an amount in the range from 0.001% by weight to 50% by weight, in particular in the range from 0.01% by weight to 45% by weight, preferably in the range from 0 0.05% by weight to 40% by weight, preferably in the range from 0.15% by weight to 40% by weight, based on component (B).
  • component (B) can contain the carbon black particles in an amount in the range from 10% by weight to 40% by weight, preferably in the range from 25% by weight to 40% by weight, particularly preferably in the range from 30% by weight % to 35% by weight, based on component (B).
  • the quantitative ratio of the graphite particles to the carbon black particles in component (B), which is present in particular in the form of a dispersion, preferably a suspension, is also of great importance, also with regard to the stability of the dispersion or suspension.
  • component (B) As far as component (B) is concerned, it can contain at least one other ingredient (additive (B)).
  • component (B) can contain the other ingredient in an amount in the range from 0.001% by weight to 60% by weight, in particular in the range from 0.01% by weight to 50% by weight, preferably in the range from 0.1% by weight to 40% by weight, preferably in the range from 1% by weight to 30% by weight, based on component (B).
  • component (B) in the form of a dispersion, in particular a suspension can be further stabilized, for example, or its rheological properties or the like can be specifically adjusted.
  • component (B) contains at least one dispersant (dispersant) and/or wetting agent and/or emulsifier, in particular as a further ingredient.
  • the dispersant and/or the wetting agent can be selected from the group of naphthalenesulfonic acid derivatives, in particular naphthalenesulfonic acid condensates, ligninsulfonic acid derivatives, in particular ligninsulfonic acid condensates, styrene-acrylic resins and long-chain block (co)polymers with pigment-affine groups and mixtures or combinations thereof.
  • component (B) can contain the dispersing agent or the wetting agent in an amount in the range from 0.01% by weight to 20% by weight, preferably in the range from 0.05% by weight to 10% by weight. , preferably in the range from 0.1% by weight to 5% by weight, based on component (B).
  • the aforementioned Quantities relate in particular to the total amount of dispersants or wetting agents used.
  • the relevant dispersants or wetting agents can be market or commercial products such as Vanisperse® CB from Borregaard, Tamol® , in particular Tamol® NN 8906 from BASF, Surfaron® A1560N40 from Synthron.
  • the products Tego® Dispers 651 from Evonik GmbH, Germany, and Dispersogen® AN 200 from Clariant, Targetamul® DA 300 from Levaco and Disperbyk® 180 from Byk-Chemie GmbH, Germany can be used.
  • the market or commercial product Joncryl® 8078 from BASF can be used as a dispersant or wetting agent.
  • component (B) can also and in particular contain at least one thickener or rheology modifier as a further ingredient.
  • the thickener or the rheology modifier can be selected from the group of pectins, alginates, tragacanth, gum arabic, guar gum, carrageenan, carboxymethylcellulose, carboxypropylcellulose, polyacrylates, polysaccharides and mixtures or combinations thereof, preferably polysaccharides, preferably xanthan .
  • pectins alginates, tragacanth, gum arabic, guar gum, carrageenan, carboxymethylcellulose, carboxypropylcellulose, polyacrylates, polysaccharides and mixtures or combinations thereof, preferably polysaccharides, preferably xanthan .
  • the products Ter Gum 400 from Ter Hell, Tylose® H 20 P2 from SE Tylose GmbH & Co KG, Germany, and Finnfix® G 30 from CP Kelco can be used.
  • Component (B) can generally contain the thickener or the rheology modifier in an amount in the range from 0.01% by weight to 20% by weight, preferably in the range from 0.05% by weight to 10% by weight. %, preferably in the range from 0.075% by weight to 5% by weight, based on component (B).
  • component (B) can have at least one defoamer, in particular polyethylene glycol and/or its derivatives, in particular as a further ingredient. Amounts in the range from 0.001% by weight to 3% by weight, preferably in the range from 0.01% by weight to 2% by weight, based on component (B), can be used for this purpose.
  • Component (B) can also contain at least one preservative in an amount in the range from 0.001% by weight to 2% by weight, preferably in the range from 0.005% by weight to 1% by weight, based on the component (B).
  • the commercially available product ACTICIDE® ICB5 or ACTICIDE® BXL or ACTICIDE® MBS or ACTICIDE® DB 20 from Thor GmbH can be used as a preservative.
  • a basic formulation for the targeted adjustment of the electrical conductivity of components based thereon, in particular concrete components, with improved properties in this respect.
  • the basic formulation according to the invention can be processed into the hydraulic binder composition according to the invention described below or form the basis for the hydraulic binder composition according to the invention, in particular by combining or mixing the underlying components or constituents and in particular by adding water or mixing water.
  • Another subject of the present invention is - according to a further aspect of the present invention - the hydraulic binder composition, in particular concrete composition, wherein the binder composition is obtainable or obtained by adding water, in particular mixing water (added water), to a previously defined base recipe or wherein the binder composition by mixing is available or obtained with water, in particular mixing water (additional water), a previously defined base recipe.
  • the binder composition can be prepared by adding water in an amount in the range from 3% to 60% by weight, in particular in the range from 5% to 50% by weight, preferably in the range from 7% to -% to 40% by weight, based on the particular freshly prepared binder composition, can be obtained or obtained.
  • the binder composition can have a water content in an amount in the range from 3% by weight to 60% by weight, in particular in the range from 5% by weight to 50% by weight, preferably in the range from 7% by weight. % to 40% by weight, based on the freshly prepared binder composition.
  • the binder composition can have a water/solids value (w/f value) in the range from 0.02 to 0.6, in particular in the range from 0.03 to 0.3, preferably in the range from 0.05 to 0. 1, preferably in the range from 0.06 to 0.1.
  • the binder composition can have a water/cement value (w/c value) in the range from 0.1 to 1, in particular in the range from 0.2 to 0.8, preferably in the range from 0.4 to 0.6, exhibit.
  • w/c value water/cement value
  • Electrically conductive components in particular concrete components, in particular as defined below, can be produced or provided on the basis of the binder composition according to the invention, which can be obtained by mixing the basic formulation according to the invention.
  • the binder composition according to the invention has a particularly homogeneous incorporation of the carbon fibers or the graphite particles and/or soot particles, with the drying or setting behavior being at least essentially not adversely affected by the presence of the electrically conductive components.
  • Another subject of the present invention - according to yet another aspect of the present invention - is also the electrically conductive component, in particular electrically conductive concrete component, wherein the component is obtainable or obtained by drying and curing (setting) of a previously defined binder composition or wherein the components can be obtained or obtained by adding water to a previously defined basic recipe or by mixing a previously defined basic recipe with water to obtain a binder composition, in particular as defined above, followed by drying and curing (setting) of the binder composition.
  • the binder composition before the drying and curing (setting) of the binder composition, is shaped or shaped, for example by introducing the binder composition into a corresponding (formwork) mold or the like.
  • the present invention also relates to the electrically conductive component according to the invention, in particular the electrically conductive concrete component, in particular as defined above, the component
  • Carbon fibers in particular carbonized and / or graphitized carbon fibers, preferably graphite fibers, in particular carbon fibers as defined above, on the one hand and
  • the component having at least one set hydraulic binder, in particular set cement and/or set lime, preferably set cement, in particular based on a hydraulic binder as defined above; and/or in particular wherein the component has a matrix based on at least one set hydraulic binder, in particular set cement and/or set lime, preferably set cement, in particular based on a hydraulic binder as defined above, preferably a concrete matrix.
  • electrically conductive component in this respect, in particular electrically conductive carbon fibers or electrically conductive graphite particles and/or electrically conductive soot particles, in particular as defined above, are used.
  • the component can contain the carbon fibers in an amount in the range from 0.0009% by weight to 9% by weight, in particular in the range from 0.004% by weight to 7% by weight, preferably in the range from 0.009% by weight. % to 5% by weight, preferably in the range from 0.018% by weight to 4.5% by weight, particularly preferably in the range from 0.018% by weight to 1.8% by weight, based on the component, contain.
  • the component can contain the graphite particles in a quantity in the range from 0.004% by weight to 13% by weight, in particular in the range from 0.009% by weight to 12% by weight, preferably in the range from 0.05% by weight. % to 10% by weight, preferably in the range from 0.1% by weight to 8% by weight, based on the component.
  • the component can contain the carbon black particles in an amount in the range from 0.00009% by weight to 4.5% by weight, in particular in the range from 0.0009% by weight to 3.5% by weight, preferably in In the range from 0.004% by weight to 3% by weight, preferably in the range from 0.009% by weight to 2.2% by weight, based on the component.
  • the component can contain the graphite particles and the carbon fibers in a weight ratio of graphite particles to carbon fibers [graphite particles: carbon fibers] in the range from 1,500:1 to 1:5, preferably in the range from 1,000:1 to 1:1, preferably in the range from 500:1 to 2:1, particularly preferably in the range from 300:1 to 3:1.
  • the component can contain the graphite particles and the carbon fibers in a weight ratio of graphite particles to carbon fibers [graphite particles:carbon fibers] of greater than 1, in particular greater than 1.5, preferably greater than 2.
  • the component can contain the soot particles and the carbon fibers in a weight ratio of soot particles to carbon fibers [soot particles: carbon fibers] in the range from 50:1 to 1:500, in particular in the range from 10:1 to 1:300, preferably in the range from 7 : 1 to 1:150, preferably in the range from 5:1 to 1:100.
  • the component contains the graphite particles and the carbon black particles in a weight ratio of graphite particles to carbon black particles [graphite particles: carbon black particles] in the range from 500:1 to 1:2, in particular in the range from 200:1 to 1:1. preferably in the range from 100:1 to 1.5:1, preferably in the range from 10:1 to 2:1, particularly preferably in the range from 6:1 to 3:1.
  • the component according to the invention can also have at least one set hydraulic binder, in particular set cement and/or set lime, preferably set cement, in particular based on a hydraulic binder as defined above.
  • the component can contain at least one aggregate, in particular concrete aggregate (aggregate), in particular an aggregate as defined above.
  • aggregate in particular concrete aggregate (aggregate), in particular an aggregate as defined above.
  • the component in particular a concrete component, according to the invention is characterized by a defined electrical conductivity or a defined electrical resistance while at the same time having high mechanical strength.
  • the situation is in particular such that after storage for at least 28 days, the component has a surface resistance at a relative humidity in the range from 20% to 60% and at a temperature in the range from 15° C. to 25° C of at most 10 9 W, in particular at most 5 ⁇ 10 d W, preferably at most 10 d W, preferably at most 5 ⁇ 10 7 W, determined in particular according to DIN EN 61340-4-1:2016 (VDE 0300-4-1). .
  • the component can have a surface resistance at a relative humidity in the range from 20% to 60% and at a temperature in the range from 15 °C to 25 °C in the range from 10 2 W to 10 8 W, in particular in the range from 10 2 W to 10 7 W, determined in particular according to DIN EN 61340-4-1:2016 (VDE 0300-4-1).
  • the component can have a volume resistance at a relative humidity in the range from 20% to 60% and at a temperature in the range from 15 °C to 25 °C of at most 10 9 W, in particular at most 5 10 d W, preferably at most 10 d W, preferably at most 5 ⁇ 10 7 W, determined in particular according to DIN EN 61340-4-1:2016 (VDE 0300-4-1).
  • the component can have a volume resistance at a relative humidity in the range from 20% to 60% and at a temperature in the range from 15 °C to 25 °C in the range from 10 W to 10 8 W, in particular in Range from 10 W to 10 7 W, determined in particular according to DIN EN 61340-4-1: 2016 (VDE 0300-4-1).
  • the above values can be determined on a component or a test piece of the component with dimensions of 500 mm / 500 mm / 40 mm (L / W / H).
  • the component according to the invention has overall antistatic or electrodissipative properties, as a result of which electrostatic charges can be dissipated in a targeted manner, so that unwanted or uncontrolled electrostatic discharges are also avoided as a result.
  • the component, in particular a concrete component, according to the invention has defined properties with regard to electrical conductivity.
  • the component, in particular a concrete component, according to the invention can conduct an electric current, in particular due to its property can be used for further special applications, for example with regard to the possibility of (electrical) heatability of the components or use for inductive charging of vehicles or the like, for example.
  • the component according to the invention can also be equipped or combined with non-conductive materials, for example in the form of covers, insulating coverings or coatings or the like, for example against the background of creating appropriate insulating surfaces (for example in the context of use or training as a floor surface for inductive charging of vehicles or the like).
  • the component according to the invention is also characterized in that there is a high degree of variability with regard to the shape, with the electrical conductivity also being able to be set in a targeted and purposeful manner.
  • the component has a homogeneous distribution of the electrically conductive components in the form of carbon fibers and graphite particles and/or soot particles, so that a defined electrically conductive structure is provided within the (concrete) matrix.
  • a further object of the present invention is - according to yet another aspect of the present invention - also the use of a combination which has or consists of a first component (A) which has carbon fibers, in particular carbonized and/or graphitized carbon fibers, preferably graphite fibers, in particular a component (A) as defined above, on the one hand, and a second component (B), which has graphite particles and/or carbon black particles, in particular graphite particles, optionally together with carbon black particles, preferably graphite particles and carbon black particles, in particular a component (B) as defined above, on the other hand, for the production of electrically conductive components, in particular electrically conductive concrete components, based on dried and hardened (set) hydraulic binder compositions, in particular concrete compositions; or to increase the electrical conductivity of components, in particular concrete components, based on dried and cured (set) hydraulic binder compositions, in particular concrete compositions; or to reduce the electrical resistance of components, in particular concrete components, based on dried and cured (set) hydraulic bin
  • component (A) can be present or formed in dry form or as a dry mixture or in bulk.
  • component (B) can be in the form of granules or a dispersion, preferably a dispersion, in particular an aqueous and/or water-based dispersion, preferably a suspension, preferably an aqueous and/or water-based suspension.
  • the subject of the present invention - according to a further aspect of the present invention - is the combination, in particular a combination for use in a base formulation (base preparation) for a hydraulic binder composition, preferably in a base formulation for a concrete composition, in particular for the production of electrically conductive components, preferably concrete components, preferably for use in a previously defined base recipe, the combination (A) a first component (A), which has or consists of carbon fibers, in particular carbonized and/or graphitized carbon fibers, preferably graphite fibers, in particular a component (A) as defined above, on the one hand and
  • (B) a second component (B) which comprises graphite particles and/or carbon black particles, in particular graphite particles optionally together with carbon black particles, preferably graphite particles and carbon black particles, in particular a component (B) as defined above, on the other hand.
  • the combination can be in the form of spatially separate but functionally related components and/or as a kit (kit-of-parts).
  • the combination according to the invention preferably contains component (A) and component (B) in the form of spatially separate but functionally related components and/or as a kit (kit-of-parts).
  • the combination according to the invention can be used for base formulations or binder compositions for the production of (concrete) components, specifically against the background of equipping components based thereon, in particular concrete components, specifically with electrical properties or a correspondingly defined electrical conductivity.
  • the subject of the present invention - according to yet another aspect of the present invention - is also the inventive method for producing electrically conductive components, in particular electrically conductive concrete components, in particular as defined above, in particular on the basis of dried and hardened (set) hydraulic binder compositions ,
  • electrically conductive components in particular electrically conductive concrete components, in particular as defined above, in particular on the basis of dried and hardened (set) hydraulic binder compositions
  • concrete compositions wherein a previously defined base recipe by adding water or by mixing with water to a binder composition, in particular as defined above, is processed and subsequently drying and Curing (setting) of the binder composition to obtain the components, in particular concrete components, is carried out.
  • the binder composition is brought into shape and/or shaped, in particular poured out and/or shaped.
  • the present invention also relates to the method according to the invention for the production of electrically conductive components, in particular electrically conductive concrete components, in particular as defined above, based on dried and cured (set) hydraulic binder compositions, in particular concrete compositions, in particular the method defined above, wherein the procedure includes the following steps in the order listed:
  • a first component (A) which comprises or consists of carbon fibers, in particular carbonized and/or graphitized carbon fibers, preferably graphite fibers, in particular a component (A) as defined above, and a second component (B) which contains graphite particles and/or carbon black particles, in particular graphite particles, optionally together with carbon black particles, preferably graphite particles and carbon black particles, in particular a component (B) as defined above, in the composition obtained in step (a), followed by and/or accompanied by, preferably followed of mixing the component (A) and component (B) added composition; (c) Addition of at least one hydraulic binder, in particular cement and/or lime, preferably cement, in particular a hydraulic binder as defined above, and the remaining proportion (second proportion) of the total water used, in particular mixing water, to the mixture obtained in step (b). Composition followed by and/or accompanied by mixing of the (binder) composition to which the hydraulic binder and the remainder of the water have been added;
  • step (d) optionally shaping and/or shaping the (binder) composition obtained in step (c);
  • the proportion (first proportion) of water used in step (a) can be 10% by volume to 50% by volume, in particular 20% by volume to 40% by volume, preferably 25% by volume to 35% by volume % of the total water used.
  • step (c) at least one additive, in particular a concrete additive, in particular an additive as defined above, is used or added.
  • compositions in particular composition for use in a base formulation (base preparation) for a hydraulic binder composition, preferably in a base formulation for a concrete composition, in particular for the production of electrically conductive components, preferably concrete components, preferably for use in a previously defined base recipe, the composition comprising graphite particles and/or carbon black particles, in particular graphite particles, optionally together with carbon black particles, preferably graphite particles and carbon black particles, in particular graphite particles and/or carbon black particles as defined above, and wherein the composition is in the form of a dispersion, in particular an aqueous and/or water-based dispersion, preferably a suspension, preferably an aqueous and/or water-based suspension.
  • the behavior is in particular such that the graphite particles and/or the carbon black particles, preferably the graphite particles and the carbon black particles, are dispersed and/or introduced into a continuous phase and/or into at least one carrier medium, in particular dispersants, preferably solubilizing agents, preferably water .
  • an aqueous-based carrier medium in particular dispersing agent, preferably solubilizing agent, preferably water, can be used as continuous phase and/or carrier medium, in particular as dispersing agent and/or solubilizing agent.
  • the carrier medium in particular the dispersing agent, preferably the solubilizing agent, can be water.
  • the composition contains the aqueous-based carrier medium, in particular dispersant, preferably solubilizing agent, preferably water, in an amount in the range from 5% by weight to 95% by weight, in particular in the range from 10% by weight. to 90% by weight, preferably in the range from 20% by weight to 80% by weight, preferably in the range from 30% by weight to 75% by weight, particularly preferably in the range from 40% by weight to 70% by weight, more preferably in the range 50% to 65% by weight of the composition.
  • dispersant preferably solubilizing agent, preferably water
  • composition according to the invention can contain the graphite particles in an amount in the range from 0.02% by weight to 60% by weight, in particular in the range from 0.05% by weight to 55% by weight, preferably in the range from 0.25% by weight to 50% by weight, preferably in the range from 0.6% by weight to 45% by weight, based on the composition.
  • the composition can contain the graphite particles in an amount in the range from 20% by weight to 40% by weight, more preferably in the range from 25% by weight to 35% by weight, very preferably in the range from 28% by weight. % to 33% by weight based on the composition.
  • composition according to the invention can contain the carbon black particles in an amount in the range from 0.001% by weight to 50% by weight, in particular in the range from 0.01% by weight to 45% by weight, preferably in the range from 0 0.05% by weight to 40% by weight, preferably in the range from 0.15% by weight to 40% by weight, based on the composition.
  • the composition can contain the carbon black particles in an amount in the range from 10% by weight to 40% by weight, preferably in the range from 25% by weight to 40% by weight, particularly preferably in the range from 30% by weight up to 35% by weight, based on the composition.
  • the composition according to the invention can contain the graphite particles and the carbon black particles in a weight ratio of graphite particles to carbon black particles [graphite particles: carbon black particles] in the range from 500: 1 to 1: 2, in particular in the range from 200: 1 to 1: 1, preferably in the range from 100:1 to 1.5:1, preferably in the range from 10:1 to 2:1, particularly preferably in the range from 6:1 to 3:1.
  • the composition according to the invention may contain at least one other ingredient.
  • the additional ingredient can be selected from the group of dispersants (dispersants, wetting agents and/or emulsifiers), thickeners (rheology modifiers), defoamers and preservatives, and mixtures or combinations thereof.
  • the composition can contain the other ingredient in an amount in the range from 0.001% by weight to 60% by weight, in particular in the range from 0.01% by weight to 50% by weight, preferably in the range from 0.1 % by weight to 40% by weight, preferably in the range from 1% by weight to 30% by weight, based on the composition.
  • the composition can contain at least one dispersant (dispersant) and/or wetting agent and/or emulsifier.
  • the dispersing agent and/or the wetting agent can be selected from the group of naphthalenesulfonic acid derivatives, in particular naphthalenesulfonic acid condensates, ligninsulfonic acid derivatives, in particular ligninsulfonic acid condensates, styrene acrylic resins and long-chain block (co)polymers with pigment-affine groups and mixtures or combinations thereof.
  • the composition may also contain the dispersing agent and/or the wetting agent in an amount in the range from 0.01% to 20% by weight, preferably in the range from 0.05% to 10% by weight. %, preferably in the range from 0.1% to 5% by weight, based on the composition.
  • composition can contain at least one thickener and/or one rheology modifier.
  • the thickening agent and/or the rheology modifier can be selected from the group consisting of pectins, alginates, tragacanth, gum arabic, guar gum, carrageenan, carboxymethylcellulose, carboxypropylcellulose, polyacrylates, polysaccharides and mixtures or combinations thereof, preferably polysaccharides, preferably xanthan.
  • the composition may preferably contain the thickener and/or the rheology modifier in an amount in the range from 0.01% to 20% by weight, preferably in the range from 0.05% to 10% by weight in the range from 0.075% to 5% by weight of the composition.
  • the composition can have at least one defoamer, in particular polyethylene glycol and/or derivatives thereof, in particular in an amount in the range from 0.001% by weight to 3% by weight, preferably in the range from 0.01% by weight to 2% by weight based on the composition.
  • the composition may contain at least one preservative, in particular in an amount ranging from 0.001% to 2% by weight, preferably ranging from 0.005% to 1% by weight, based on the composition.
  • composition according to the invention can be used universally for a large number of base formulations or binder compositions for obtaining electrically conductive components.
  • the composition according to the invention can be used as component (B) in relation to the basic formulation according to the invention.
  • component (B) in relation to the basic formulation according to the invention.
  • Yet another subject matter of the present invention is - according to a further aspect of the present invention - the use of a previously defined composition together with and/or in combination with a component (A), in particular a previously defined component (A), which contains carbon fibers, in particular carbonized and/or graphitized carbon fibers, preferably graphite fibers, has or consists of them, in a base formulation (base preparation), in particular in a base formulation for a hydraulic binder composition, preferably base formulation for a concrete composition, in particular for the production of electrically conductive components, preferably concrete components, in particular such as previously defined.
  • base formulation base preparation
  • base formulation for a hydraulic binder composition preferably base formulation for a concrete composition
  • electrically conductive components preferably concrete components, in particular such as previously defined.
  • Another subject of the present invention is also - according to a further aspect of the present invention - the use of the component according to the invention, in particular concrete component, as defined above, for Forming of or as part of buildings and/or structures, in particular for forming or as part of walls, ceilings or floors or coverings, preferably industrial floors or coverings, hall floors or coverings, floors or coverings for traffic areas , such as roads, parking lots, landing/takeoff strips or areas for aircraft, footpaths, bicycle paths or the like, in particular for the purpose of dissipating electrostatic charges and/or for the purpose of inductive charging, in particular of battery-powered vehicles or electrical equipment and/or to For purposes of electrical heatability and/or for the purpose of providing in particular touch-sensitive sensors or circuits or the like.
  • the component according to the invention in particular concrete component, as defined above, for Forming of or as part of buildings and/or structures, in particular for forming or as part of walls, ceilings or floors or coverings, preferably industrial floors or coverings, hall floors or coverings,
  • FIG. 1B shows the positioning of the measuring electrodes for the volume resistance measurements
  • FIG. 2A shows the measuring setup for determining the surface resistance, in particular in accordance with DIN EN ISO 61340-4-1 (VDE 0300-4-1),
  • FIG. 2B shows the positioning of the measuring electrodes for measuring the surface resistance
  • FIG. 3A shows a comparison of the mean volume resistances of concrete components according to the invention ( * ) and comparative concrete components
  • FIG. 3B shows a comparison of the mean surface resistances of concrete components according to the invention ( * ) and comparative concrete components
  • FIG. 4A a comparison of the mean volume resistances of concrete components according to the invention ( * ) and comparative concrete components
  • FIG. 4B a comparison of the mean surface resistances of concrete components according to the invention ( * ) and comparative concrete components.
  • concrete compositions are first produced, which are then processed into concrete components (i.e. test specimens):
  • the concrete compositions each contain 360 kg of cement (CEM I 42.5 R from Schwenk Cement KG), 180 kg of water, 1846.6 kg of rock, the rock being a mixture of 39% by weight Rhine sand 0/2, 20.2% by weight Rhine gravel 2/8 and 40.8% by weight Rhine gravel 8/16, and optionally superplasticizer (e.g. 0.7% by weight).
  • the specimens contain carbon fibers (i.e. electrically conductive carbon fibers) and possibly graphite and
  • Soot particles ie electrically conductive graphite particles [so-called conductivity graphite] and electrically conductive soot particles [so-called conductivity soot]
  • the amounts being given in Table 1:
  • Concrete compositions V2 to V6 and V8 to V13 contain carbon fibers with a fiber length of 6 mm and concrete compositions V14 to V17 contain carbon fibers with a fiber length of 3 mm, the carbon fibers each having a density of 1.8 g/cm 3 .
  • the graphite and carbon black particles are used in the form of a common aqueous dispersion which has a graphite content of 33% by weight and a carbon black content of 9% by weight.
  • the carbon black particles and the water are first processed into a dispersion and then the graphite particles are incorporated.
  • the dispersion ie in each case the production of the corresponding dispersion from carbon black particles and water and the total dispersion from carbon black particles, graphite particles and water
  • yttrium-stabilized cerium oxide beads with a diameter in the range from 0.8 to 2.5 mm can also be used.
  • the concrete compositions are produced using the following procedure: First, 1/3 of the required mixing or additional water is mixed with the rock for 5 minutes. The carbon fibers and, if appropriate, the previously prepared dispersion containing the graphite and carbon black particles are then added with mixing, and the mixture is mixed for a further 30 seconds. After the batch has been mixed for an additional 30 seconds, the cement is added and mixed for an additional 30 seconds. Then, while mixing, add the remaining mixing or additional water and, if necessary, superplasticizer, and finally mix the entire mixture for a further 45 seconds.
  • the specimen is covered with a film (the film not having any contact with the surface) and stored at 20° C. for 9 days to dry and harden (set). At the end of the 9 days, the test specimens are demoulded.
  • the electrical conductivity is determined in each case as volume resistance and surface resistance, with the resistance values given below being mean values of 6 individual measurements.
  • the resistances are measured directly after stripping.
  • the specimens are then stored indoors at 20° C. for a further 5 days and the resistance is then measured.
  • the test specimens are then oven dried at 110 °C to a concrete moisture content of 0% (here: on day 21 after production; i.e. after 7 days of oven drying) before the resistance is measured again.
  • test specimens are then stored in a climate simulation cabinet at 30% relative humidity and moistened in a controlled manner at intervals until a constant mass and thus equilibrium moisture content is reached.
  • equilibrium moisture content here: on day 92 after production; ie after 71 days at 30% relative humidity
  • volume resistance and surface resistance are measured.
  • the relative humidity is increased to 60% and the test specimens are moistened again in a controlled manner until the equilibrium humidity is reached (here: on day 149 after production, ie after 57 days at 60% relative humidity) and then the volume resistance and the surface resistance are measured in each case.
  • the measurement of the contact resistance refers to the electrical
  • the measurement setup is also outlined in FIG. 1A, where 1 designates the measurement electrode, 2 the concrete component (test specimen), 3 the counter-electrode and 4 the insulating plate.
  • the measurement setup essentially corresponds to DIN EN ISO 61340-4-1 (VDE 0300-4-1), with the insulating plate having a thickness of 12 mm (instead of 5 mm) and a
  • volume resistance of about 10 13 W.
  • 6 individual measurements are carried out for each specimen, with the measuring electrode always being positioned at the same points on the specimen (cf. FIG. 1B).
  • the measurement of surface resistance refers to the resistance between two measuring electrodes on the specimen surface, for which purpose two measuring electrodes are placed on the surface with a center-to-center distance of 300 mm.
  • the measurement setup is outlined in FIG. 2A, where 1 denotes the measurement electrodes, 2 denotes the concrete component (test specimen) and 4 denotes the insulated plate.
  • the specific positions of the measuring electrodes on the test specimens are shown in FIG. 2B, with the measuring electrodes always being positioned at the same points even when measuring the surface resistance.
  • the measurement setup corresponds to DIN EN ISO 61340-4-1 (VDE 0300-4-1).
  • Table 2 lists the mean values of the measured volume resistance, while Table 3 lists the mean values of the measured surface resistance of the test specimens (concrete components) previously produced.
  • Table 2 Contact resistance [W]
  • concrete components according to the invention which have carbon fibers and graphite and soot particles
  • comparative concrete components which only have carbon fibers; i.e. no graphite and soot particles
  • the graphite - and soot particles are each used with a ratio of 33:9 compared, in particular the electrical resistance (and thus the conductivity) is determined.
  • test specimen V1 represents a reference sample (i.e. neither carbon fibers nor graphite or soot particles are contained in test specimen V1).
  • test specimens C2 and C8 each contain 0.019% by weight of carbon fibers, and the test specimen C8 according to the invention also contains 0.372% by weight of graphite particles and 0.102% by weight of carbon black particles. From the resistance values listed above from Tables 2 and 3, it can be seen that the resistance in each case in the test specimen (V8) according to the invention is lower than in that Comparative specimen (V2) or at least essentially unchanged; this applies to both the volume resistance and the surface resistance.
  • test specimens V3 and V9 each contain 0.038% by weight of carbon fibers, and the test specimen V9 according to the invention also contains 0.372% by weight of graphite particles and 0.102% by weight of carbon black particles.
  • the resistance values listed above clearly show that the resistance of the test specimen (V9) according to the invention is lower than that of the comparative test specimen (V3) or is at least essentially unchanged; this applies to both the volume resistance and the surface resistance.
  • test specimens C4, C6, C10 and C13 each contain 0.057% by weight of carbon fibers.
  • Test body C6 according to the invention also contains 0.248% by weight of graphite particles and 0.068% by weight of carbon black particles
  • test body C10 according to the invention contains 0.372% by weight of graphite particles and 0.102% by weight of carbon black particles.
  • the test specimen V13 according to the invention contains 0.495% by weight of graphite particles and 0.136% by weight of carbon black particles.
  • test specimens V5 and V11 each contain 0.075% by weight of carbon fibers, and the test specimen V11 according to the invention also contains 0.372% by weight of graphite particles and 0.102% by weight of carbon black particles.
  • the resistance values listed above clearly show that the resistance of the test specimen (V11) according to the invention is lower than that of the comparative test specimen (V4) or is at least essentially unchanged; this applies to both the volume resistance and the surface resistance.
  • test specimens V10 and V15 according to the invention can be compared, which each contain 0.075% by weight of carbon fibers, 0.372% by weight of graphite particles and 0.102% by weight of carbon black particles, the carbon fibers in test specimen V10 being 6 mm long and the carbon fibers in Test specimens V15 are 3 mm long.
  • the resistance values listed above show that when longer carbon fibers are used, there is a lower volume resistance and a lower surface resistance and therefore higher conductivity values in each case. test series 2
  • concrete compositions are first produced, which are then processed into concrete components (i.e. test specimens):
  • the concrete compositions each contain 355 kg of cement (CEM I 42.5 R from Schwenk Zement KG or CEM I 42.5 R from HeidelbergCement AG, Burglengenfeld plant or CEM ll/A-LL 42.5 N from Schwenk Zement AG, plant Karlstadt), 177 kg water, 1843 kg rock, the rock being a mixture of 40% by weight limestone chippings 0/2, 20% by weight limestone chippings 2/8 and 40% by weight
  • test specimens also contain graphite and soot particles (i.e. electrically conductive graphite particles [so-called conductivity graphite] and electrically conductive soot particles [so-called conductivity soot]) and, if necessary, carbon fibers (ie electrically conductive carbon fibers), with the quantities given in Table 4:
  • the carbon fibers used have a length of 6 mm and a density of 1.8 g/cm 3 .
  • the graphite and carbon black particles are used in the form of an aqueous dispersion which has a graphite content of 33% by weight and a carbon black content of 9% by weight.
  • the carbon black particles and the water are first processed into a dispersion and then the graphite particles are incorporated.
  • the dispersion i.e. in each case the production of the corresponding dispersion from carbon black particles and water and the total dispersion from carbon black particles, graphite particles and water
  • yttrium-stabilized cerium oxide beads with a diameter in the range from 0.8 to 2.5 mm can also be used.
  • the concrete compositions are produced using the following procedure: First, 1/3 of the required mixing or additional water is mixed with the rock for 5 minutes. The carbon fibers and, if appropriate, the previously prepared dispersion containing the graphite and carbon black particles are then added with mixing, and the mixture is mixed for a further 30 seconds. After the batch has been mixed for an additional 30 seconds, the cement is added and mixed for an additional 30 seconds. Then, while mixing, add the remaining mixing or additional water as well as flow agent and finally mix the entire mixture for a further 45 seconds.
  • the electrical conductivity is measured in each case as volume resistance and surface resistance, with the resistance values given below being mean values of 6 measurements.
  • the resistances are measured directly after stripping.
  • the test specimens are then stored indoors at 20° C. and the resistance is measured on days 10, 13, 16, 19, 22 and 31 after production.
  • the test specimens are then oven-dried at 110 °C to a concrete moisture content of 0% (here: on day 38 after production, ie after 7 days of oven drying) before the resistance is measured again.
  • test specimens are then stored in a climate simulation cabinet at 30% relative humidity and moistened in a controlled manner at intervals until a constant mass and thus equilibrium moisture content is reached.
  • equilibrium moisture content here: on day 105 after production, i.e. after 67 days at 30% relative humidity
  • volume resistance and surface resistance are measured.
  • the relative humidity is then increased to 60% and the test specimens are moistened again in a controlled manner until the equilibrium moisture content is reached (here: on day 176 after production; i.e. after 71 days at 60% relative humidity) and then the volume resistance and the surface resistance are measured in each case.
  • the measurement of volume resistance refers to the electrical resistance through a specimen cross-section, with a measuring electrode being placed on the specimen and the specimen lying on a counter-electrode in the form of a stainless steel plate.
  • the measurement setup is also outlined in FIG. 1A, where 1 denotes the measurement electrode, 2 the concrete component (test specimen), 3 the counter-electrode and 4 the insulating plate.
  • the measurement setup essentially corresponds to DIN EN ISO 61340-4-1 (VDE 0300-4-1), with the insulating plate having a thickness of 12 mm (instead of 5 mm) and a volume resistance of around 10 13 W.
  • 6 individual measurements are carried out for each specimen, with the measuring electrode always being positioned at the same points on the specimen (cf. FIG. 1B).
  • the measurement of surface resistance refers to the resistance between two measuring electrodes on the specimen surface, for which purpose two measuring electrodes are placed on the surface with a center-to-center distance of 300 mm.
  • the measurement setup is outlined in FIG. 2A, where 1 denotes the measurement electrodes, 2 denotes the concrete component (test specimen) and 4 denotes the insulated plate.
  • the specific positions of the measuring electrodes on the test specimens are shown in FIG. 2B, with the measuring electrodes always being positioned at the same points even when measuring the surface resistance.
  • the measurement setup corresponds to DIN EN ISO 61340-4-1 (VDE 0300-4-1). Results
  • Tables 5a and 5b each show the mean values of the volume resistivity, while Tables 6a and 6b show the mean values of the surface resistivity of the previously prepared specimens, respectively.
  • concrete components according to the invention comprising graphite and soot particles and carbon fibers
  • comparative concrete components comprising only graphite and soot particles; i.e. no carbon fibers
  • the electrical resistance is determined.
  • specimen B1 represents a reference specimen (i.e. neither carbon fibers nor graphite nor soot particles are contained in specimen B1).
  • test specimens according to the invention i.e. test specimens B7, B8, B11, B12, B14, B16, B19, B22 and B23
  • comparison test specimen B2 each contain 0.123% by weight of graphite particles and 0.033% by weight of carbon black particles.
  • test specimens B7, B8 and B23 according to the invention as well as the comparison test specimen B2 each contain the same cement (CEM ll/A-LL 42.5 N from Schwenk Zement AG, Karlstadt plant), the same stone and the same non-woven material (SKY 643 MasterGlenium of BASF).
  • the test specimens B7, B8 and B23 according to the invention also contain different amounts of carbon fibers (B7: 0.378% by weight, B8: 0.151% by weight, B23: 0.037% by weight). From the resistance values listed above, it is clear that the resistance of the test specimens according to the invention (B7, B8 and B23) is significantly lower than that of the comparative test specimen (B2); this applies to both the volume resistance and the surface resistance.
  • the comparison of the resistances of the test specimens B7, B8 and B23 according to the invention with the resistances of the comparative test specimens B1 and B2 is also visualized in FIGS. 3A (volume resistance) and 3B (surface resistance).
  • test specimens B12, B14 and B16 according to the invention each contain 0.378% by weight of carbon fibers.
  • a different flow material (Alphalith Hyperflow 2060 from Rhein Chemotechnik) is used for test specimen B14 according to the invention, a different cement (CEM I 42.5 R from Schwenk Cement AG, Karlstadt plant) for test specimen B16 according to the invention and B12 for test specimen according to the invention both a different flow material (Alphalith Hyperflow 2060 from Rhein Chemotechnik) and a different cement (CEM I 42.5 R from Schwenk Zement AG, Karlstadt plant) than in the case of the inventive corresponding specimen B7 (whereby the amounts are identical) are used.
  • comparative specimen B3 contains 0.246% by weight of graphite particles and 0.067% by weight of carbon black particles
  • comparative specimen B4 contains 0.491% by weight of graphite particles and 0.134% by weight of carbon black particles
  • comparative sample B5 contains 0.734% by weight of graphite particles and 0.201% by weight of carbon black particles
  • comparative sample B6 contains 1.218% by weight of graphite particles and 0.335% by weight soot particles.
  • FIGS. 4A (volume resistance) and 4B surface resistance
  • concrete bodies according to the invention which contain carbon fibers, graphite particles and soot particles have a lower resistance and thus higher conductivity than concrete bodies which contain either only carbon fibers or only graphite particles and soot particles.
  • a basic formulation according to the invention ie carbon fibers as well as graphite and soot particles
  • the resistance is greatly reduced and the conductivity is significantly increased.
  • the resistance can also be further or specifically adjusted via the specific amount of carbon fibers used as well as graphite and soot particles.
  • the resistance of the concrete components according to the invention remains in an at least essentially constant or narrowly limited range under different conditions, in particular different air humidity; i.e. H. the resistance or the conductivity can be formed at least essentially independently of the external conditions.
  • the concrete components according to the invention each have a resistance of ⁇ 10 9 W and can therefore also be used, for example, in electrostatically protected areas; ie the concrete parts ensure effective protection against unwanted or uncontrolled electrostatic discharges (BSD).
  • BSD electrostatic discharges
  • the use of the concrete components according to the invention as a floor surface which for example enables the inductive charging of vehicles or the like, also comes into consideration.
  • the concrete components according to the invention can also be designed to be heatable, for example, or can basically be used for touch-sensitive circuits or in the field of sensors.
  • a particularly high conductivity can be achieved in particular through the synergistic effect of the combination of carbon fibers with graphite and soot particles. It is equally possible, for. B. by the special selection of the quantities and ratios, the resistance or the conductivity can be set in a targeted manner so that concrete components with reduced but equally high conductivity can also be provided.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Basisrezeptur, insbesondere Basisrezeptur für eine hydraulische Bindemittelzusammensetzung, vorzugsweise Basisrezeptur für eine Betonzusammensetzung, insbesondere zur Herstellung elektrisch leitfähiger Bauteile, vorzugsweise elektrisch leitfähiger Betonbauteile, wobei die Basisrezeptur eine erste Komponente (A), welche Kohlenstofffasern aufweist oder hieraus besteht, einerseits und eine zweite Komponente (B), welche Graphitpartikel und/oder Rußpartikel, aufweist, andererseits umfasst und wobei die Basisrezeptur außerdem mindestens ein hydraulisches Bindemittel umfasst.

Description

Elektrisch leitfähiges Baumaterial, insbesondere Beton, mit einem elektrisch leitfähigen Additiv auf Basis von Kohlenstofffasern und Graphit
Die vorliegende Erfindung betrifft das technische Gebiet der Baumaterialien bzw. Baustoffe, und zwar insbesondere auf Basis von hydraulisch abbindbaren bzw. hydraulisch abgebundenen Systemen, wie vorzugsweise Beton, und die diesbezüglich zugrundeliegenden Basisrezepturen bzw. Bindemittelzusammen setzungen. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung das technische Gebiet elektrisch leitfähiger Bauteile, welche unter Verwendung derartiger Basisrezepturen bzw. Bindemittelzusammensetzungen hergestellt sind.
Die vorliegende Erfindung betrifft in diesem Zusammenhang insbesondere eine Basisrezeptur bzw. Basispräparation, welche elektrisch leitfähige Bestandteile auf Basis von speziellen Komponenten umfasst und welche für eine hydraulische Bindemittelzusammensetzung, wie eine Betonzusammensetzung, eingesetzt werden bzw. deren Grundlage bilden kann und unter deren Verwendung elektrisch leitfähige Bauteile hergestellt werden können, wie insbesondere elektrisch leitfähige Betonbauteile, wobei die Basisrezeptur eine Komponente auf Basis von insbesondere elektrisch leitfähigen Kohlenstofffasern einerseits und eine weitere Komponente auf Basis von insbesondere elektrisch leitfähigen Graphitpartikeln und/oder insbesondere elektrisch leitfähigen Rußpartikeln, insbesondere Graphitpartikeln gegebenenfalls zusammen mit Rußpartikeln, vorzugsweise Graphitpartikel und Rußpartikel, andererseits umfasst.
In diesem Zusammenhang betrifft die vorliegende Erfindung auch eine hydraulische Bindemittelzusammensetzung, insbesondere Betonzusammen setzung, welche insbesondere durch Zugabe von bzw. Anmachen mit Wasser zu der erfindungsgemäßen Basisrezeptur erhalten werden kann.
Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung auch ein elektrisch leitfähiges Bauteil, insbesondere elektrisch leitfähiges Betonbauteil als solches, welches insbesondere durch Abtrocknen und Aushärten der erfindungsgemäßen Bindemittelzusammen setzung erhalten werden kann bzw. welches insbesondere elektrisch leitfähige Kohlenstofffasern einerseits sowie insbesondere elektrisch leitfähige Graphitpartikel und/oder insbesondere elektrisch leitfähige Rußpartikel, insbesondere Graphitpartikel gegebenenfalls zusammen mit Rußpartikeln, vorzugsweise Graphitpartikel und Rußpartikel, aufweist. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung auch die Verwendungen einer Kombination auf Basis einer Komponente, welche insbesondere elektrisch leitfähige Kohlenstofffasern aufweist bzw. hieraus besteht, einerseits und einer weiteren Komponente auf Basis von insbesondere elektrisch leitfähigen Graphitpartikeln und/oder insbesondere elektrisch leitfähigen Rußpartikeln, insbesondere Graphitpartikeln gegebenenfalls zusammen mit Rußpartikeln, vorzugsweise Graphitpartikeln und Rußpartikeln, andererseits sowie eine derartige Kombination als solche.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch Verfahren zur Herstellung elektrisch leitfähiger Bauteile, insbesondere elektrisch leitfähiger Betonbauteile.
Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung auch eine Zusammensetzung, insbesondere zur Verwendung in einer Basisrezeptur für eine hydraulische Bindemittelzusammensetzung, wobei die Zusammensetzung insbesondere elektrisch leitfähige Graphitpartikel und/oder insbesondere elektrisch leitfähige Rußpartikel, insbesondere Graphitpartikel gegebenenfalls zusammen mit Rußpartikeln, vorzugsweise Graphitpartikel und Rußpartikel, aufweist und wobei die Zusammensetzung als wässrig-basierte Dispersion vorliegt bzw. ausgebildet ist. Eine derartige Zusammensetzung kann insbesondere als entsprechende Komponente insbesondere für die vorgenannte Basisrezeptur bzw. hydraulische Bindemittelzusammensetzung nach der Erfindung eingesetzt werden und somit als Grundlage für die Ausrüstung entsprechender Bauteile, insbesondere Betonbauteilen, mit einer definierten elektrischen Leitfähigkeit herangezogen werden.
In diesem Zusammenhang betrifft die vorliegende Erfindung auch die Verwendung der diesbezüglichen Zusammensetzung nach der Erfindung. Zudem betrifft die vorliegende Erfindung auch die Verwendung der erfindungsgemäßen Bauteile.
Im Stand der Technik werden zum Errichten von Bauwerken, wie Gebäuden, Verkehrsbauwerken (z. B. Straßen, Fahrradwegen, Fußgängerwegen, Bahntrassen, Brücken, Tunneln, Stollen oder dergleichen) und Schutzbauten (z. B. Schutzdämmen, Lawinenverbauungen, Galerien, Schutzräumen oder dergleichen) eine Vielzahl an Baustoffen bzw. Baumaterialien eingesetzt, wobei ein diesbezüglicher Schwerpunkt in der Verwendung von hydraulisch abbindbaren bzw. hydraulisch abgebundenen Baustoffen zu sehen ist, da diese im Allgemeinen im Hinblick auf den Anwendungs- bzw. Einsatzzweck optimale bzw. gezielt einstellbare Eigenschaften bei insgesamt guter Handhabbarkeit bzw. Verarbeitbarkeit und hoher Stabilität bzw. Belastbarkeit aufweisen. Dabei können die Baustoffe in Form von Bauteilen zur Ausbildung bzw. als Bestandteil derartiger Bauwerke vorliegen.
Als einer der wichtigsten und häufig eingesetzten Baustoffe ist dabei insbesondere Beton zu nennen. Im Allgemeinen wird Beton ausgehend von einem hydraulischen Bindemittel, insbesondere in Form von Zement, und einem (Beton-)Zuschlag, insbesondere eine Gesteinskörnung, sowie Wasser (synonym auch als
Anmachwasser oder Zugabewasser bezeichnet) hergestellt, wobei das den weiteren Inhaltsstoffen zugegebene Wasser einen chemischen Abbindevorgang mit einem Erhärten (Abbinden, Abtrocknen) des Baumaterials einleitet. Das zur Herstellung von Beton eingesetzte Wasser wird beim Abbinden bzw. Abtrocknen zum größten Teil chemisch gebunden, wobei eine vollständige Trocknung insbesondere nach dem Erhärten des Betons erfolgt. Im Hinblick auf den Baustoff Beton kann beispielsweise auch auf das Normenwerk gemäß der DIN EN 1992 Teile i bis 3, DIN EN 206-1 , DIN EN 13670 sowie DIN 1045:2008 verwiesen werden, wonach Eigenschaften von Beton und diesbezügliche Anforderungen zusammengefasst sind. Diesbezüglich kann Beton als künstlicher Stein definiert werden, welcher aus einem Gemisch eines hydraulischen Bindemittels, insbesondere Zement, (Beton-) Zuschlägen und Wasser durch Erhärten bzw. Abbinden entsteht. Durch den gegebenenfalls vorgesehenen ergänzenden Einsatz von Additiven, wie (Beton-)Zusatzstoffen bzw. (Beton-) Zusatzmitteln, können zudem die Verarbeitbarkeit, mechanischen Eigenschaften und weitere Eigen schaften des resultierenden Betons vorgegeben werden.
Im Allgemeinen kann Beton in Abhängigkeit von der Trockenrohdichte in Leichtbeton, Normalbeton und Schwerbeton unterteilt werden. Zudem kann eine Einteilung in Festigkeitsgruppen bzw. Festigkeitsklassen vorgenommen werden. Neben den verschiedenen Festigkeitsklassen kann Beton auch hinsichtlich seiner Widerstandsfähigkeit gegenüber Chemikalien sowie gegenüber Temperatur einfluss, wie Hitze oder Kälte (Frost), unterschieden werden. Weitere Unterscheidungskriterien von Beton sind in dem Ort der Herstellung (z. B. Baustellenbeton oder Transportbeton), der Verwendungsart (z. B. Frischbeton, Ortbeton, Festbeton etc.), der Konsistenz (z. B. Fließbeton, Beton mit Fließmittel, steifer Beton etc.) und dergleichen zu sehen. Weiterhin kann unter Berücksichtigung des zugrundeliegenden Arbeitsverfahrens beim Verdichten eine Differenzierung in Stampf-, Schütt-, Rüttel-, Schleuder-, Guss-, Spritz-, Press-, Vakuumbeton oder dergleichen vorgenommen werden. Außerdem kann in Abhängigkeit von dem Bindemittel- bzw. Zementgehalt von einem mageren oder aber fetten Beton gesprochen werden. Für weitere Einzelheiten zu dem Begriff "Beton" kann zudem verwiesen werden auf RÖMPP Chemielexikon, 10. überarbeitete Auflage, Band 1 , 1996, Georg Thieme Verlag Stuttgart/New York, Seite 419, Stichwort: "Beton", und auf die dort referierte Literatur sowie auf die zuvor angeführten Normen verwiesen werden.
Der Baustoff Beton weist im abgebundenen bzw. abgetrockneten Zustand üblicherweise eine sehr hohe Druckfestigkeit auf. Zur Erhöhung auch der Zugfestigkeit bzw. zur Aufnahme höherer Zugspannungen kann Beton beispielsweise mit einer Bewehrung, wie Bewehrungsstahl oder dergleichen, ausgerüstet werden (z. B. Spannbeton bei Deckenkonstruktionen oder dergleichen), so dass Beton grundsätzlich auch als Verbundwerkstoff eingesetzt werden bzw. vorliegen kann.
Ein weiterer Vorteil von Beton als Baustoff ist auch darin zu sehen, dass dieser in vielfältigen körperlichen Ausbildungen bzw. Formen vorliegen bzw. auf Basis der zugrundeliegenden und mit Wasser angemachten Bindemittelzusammensetzung formspezifisch ausgebildet werden kann, so dass zahlreiche und anwendungs bezogen spezielle körperliche Formen realisiert werden können, insbesondere durch Gießen der nicht bzw. nicht vollständig abgebundenen Betonmischung in entsprechende Formen (Schalungen) oder dergleichen. Folglich kann Beton auch von daher für eine Vielzahl verschiedener Konstruktionen bzw. Anwendungen eingesetzt werden.
So findet Beton als einer der wichtigsten Baustoffe als konstruktiver oder nichtkonstruktiver Bestandteil von Bauwerken bzw. Baukörpern Verwendung, beispielsweise in Form von (Konstruktions-)Bauteilen, welche unter anderem vor Ort (z. B. Decken, Wände, Beläge, Stützkonstruktionen) oder in industrieller Produktion (z. B. Betonfertigteile, wie Wand- oder Deckenelemente, Betonplatten oder -steine (z. B. L-Steine), Betonrohre oder Betonschächte oder dergleichen) hergestellt werden. Zudem kann Beton für oder als Bodenbeläge (z. B. Industrieböden, Hallenböden etc.), Straßenbeläge, Wand- bzw. Fassadenelemen te, Pflaster und Plattenbelagselemente oder dergleichen eingesetzt werden.
Was Baumaterialien bzw. Baustoffe insbesondere auch im Hinblick auf Beton weiterhin anbelangt, so kommt auch deren elektrischen bzw. elektrostatischen Eigenschaften eine große und auch im Hinblick auf technische Entwicklungen eine weiter zunehmende Bedeutung zu, und zwar insbesondere im Hinblick auf eine Optimierung bzw. Bereitstellung der Fähigkeit, den elektrischen Strom zu leiten bzw. elektrostatische Aufladungen zu verhindern bzw. kontrolliert abzuleiten.
Für einen Baustoff in Form von Beton gilt dabei insbesondere, dass dieser im abgebundenen und getrockneten Zustand als solcher keine nennenswerte bzw. allenfalls eine nur geringe elektrische Leitfähigkeit bzw. einen hohen elektrischen Widerstand aufweist, so dass Beton als solcher grundsätzlich nicht bzw. allenfalls nur geringfügig bzw. nicht reproduzierbar leitfähig ausgebildet ist, wobei die elektrische Leitfähigkeit bzw. der elektrische Wiederstand von Beton als solchen durch im Beton gebundene Feuchtigkeit sowie mitunter auch durch sogenannte Ausblühungen auf der Betonoberfläche und weiterhin von der Luftfeuchtigkeit beeinflusst wird, wobei die diesbezüglichen Leitfähigkeits- bzw. Widerstandseigen schaften großen Schwankungen und somit einer geringen Konstanz bzw. einer schlechten Reproduzierbarkeit unterliegen. Auch von daher eignet sich Beton in seiner diesbezüglichen Form nicht zur gezielten bzw. definierten Leitung des elektrischen Stroms bzw. zur zielgerichteten bzw. kontrollierten Ableitung einer elektrostatischen Aufladung. Vielmehr besteht aufgrund der Undefinierten Eigenschaften gerade bei Beton als solchem mitunter auch die Gefahr einer unkontrollierten elektrostatischen Aufladung, insbesondere auf Basis von Reibungselektrizität, wie sie beispielsweise bei stark beanspruchten (Industrie- )Böden insbesondere mit der Bewegung von Fahrzeugen (wie Gabelstaplern oder dergleichen) auftreten kann, was jedoch unerwünscht ist.
So besteht ein grundsätzlicher Bedarf an der Bereitstellung von elektrisch (ab)leitfähigen Eigenschaften für (Beton-)Bauteile, und zwar auch vor dem Hintergrund, elektrostatische Aufladungen, wie sie insbesondere durch Reibung entstehen können (beispielsweise durch Bewegung von Fahrzeugen auf entsprechenden Böden), derartiger Bauteile zu verhindern bzw. kontrolliert abzuleiten. Durch die Bereitstellung einer elektrischen Leitfähigkeit für entsprechende Bauteile sollen unkontrollierte und unerwünschte elektrostatische Entladungen, beispielsweise gegenüber Personen oder Gegenständen, die in Kontakt mit derartigen Bauteilen kommen können, verhindert werden, insbesondere auch vor dem Hintergrund, dass derartige Entladungen mit einer Gefahr für Personen und Material (Stromschlag) einhergehen können, und dies auch im Hinblick auf eine Brandgefahr (Funkenbildung).
Das Problem der elektrostatischen Aufladung entsprechender Baukörper bzw. (Beton-)Bauteile nimmt auch von daher an Bedeutung zu, dass vor dem Hintergrund der volks- bzw. betriebswirtschaftlichen Entwicklung in Industriegesellschaften immer häufiger größere Gebäude entstehen, beispielsweise in Form von Hallen als Lager- oder Produktionsstätten mit entsprechenden großen (Beton-)Bodenflächen, bei denen in entsprechender Weise die Gefahr elektrostatischen Aufladungen gegeben ist, beispielsweise durch Bewegung von Fahrzeugen, wie Gabelstaplern, oder Personen mit einhergehender Entstehung von Reibungselektrizität. Dabei kann eine elektrostatische Aufladung dieser Bodenflächen noch dadurch verstärkt werden, dass insbesondere in Innenräumen derartiger Gebäude oftmals nur eine geringe Luftfeuchtigkeit vorliegt, was zu einer weiteren Verschlechterung der elektrischen Ableitfähigkeit führt, was wiederum zu einer verstärkten elektrostatischen Aufladung führen kann. Zudem kann beispielweise auch bei Hubschrauberlandeplätzen oder dergleichen die Gefahr einer elektrostatischen Aufladung der Boden- bzw. Landefläche gegeben sein.
Besonders hohe Anforderungen hinsichtlich der Verhinderung elektrostatischer Aufladungen bestehen insbesondere für die Bereitstellung sogenannter elektrostatisch geschützter Bereiche ( Electrostatic Protected Area, elektrostatisch geschützter Bereich, EPA). Ein elektrostatisch geschützter Bereich bzw. ein sogenannter ESD-Arbeitsplatz ( electrostatic discharge) stellt dabei im Allgemeinen einen Bereich dar, in welchem elektrostatische Aufladungen, welche häufig durch Reibungselektrizität entstehen bzw. hiermit im Zusammenhang stehen, durch eine antistatische Ausrüstung verhindert werden sollen, wobei ein Schutz vor unkontrollierten bzw. unerwünschten elektrostatischen Entladungen gewährleistet werden soll. Unkontrollierte elektrostatische Entladungen stellen dabei ein großes Problem dar, beispielsweise im Hinblick auf deren negativen Einfluss auf empfindliche elektronische Bauteile, welche durch elektrostatische Entladungen beschädigt bzw. zerstört werden können. Zudem gehen insbesondere in feuergefährdeten Bereichen unerwünschte elektrostatische Entladungen auch mit einer Erhöhung der Brandgefahr einher. Zudem geht von unerwünschten elektrostatischen Entladungen insbesondere bei entsprechender Stärke auch eine Gesundheitsgefahr gegenüber hiervon betroffenen Personen aus, wie zuvor angeführt.
In diesem Zusammenhang ist eine weitere Herausforderung auch darin zu sehen, dass die elektrische Leitfähigkeit eines diesbezüglichen Baustoffs für derartige Einsatzbereiche nicht zu groß bzw. der damit einhergehenden elektrische Widerstand nicht zu klein ausgebildet sein darf, da andernfalls die Gefahr der Übertragung starker elektrischer Ströme über den Baustoff bzw. das Bauteil vorliegen kann, einhergehend mit einer übermäßigen Gefährdung von Personen oder Gegenständen, welche in Kontakt mit dem Bauteil stehen, so dass in diesem Zusammenhang auch eine entsprechende hohe Relevanz in Bezug auf die Arbeitssicherheit vorliegt.
Darüber hinaus besteht ein großer Bedarf an der Bereitstellung von Baustoffen, insbesondere Betonbaustoffen, sowie diesbezüglichen Bauteilen mit gezielt vorgegebenen bzw. eingestellten Eigenschaften hinsichtlich der elektrischen Leitfähigkeit auch von daher, dass derartige Baustoffe für weiterführende Spezialanwendungen zugänglich gemacht werden können. Solche Spezialanwendungen können beispielsweise die Möglichkeit des induktiven Ladens von akkuelektrisch betriebenen Fahrzeugen sowie die Bereitstellung beheizbarer Bauelemente bzw. Bauteile, berührungssensitiver Sensorik bzw. Schaltungen sein. Herkömmliche Baustoffe in Form von Beton sind aufgrund ihrer schlechten elektrischen Leitfähigkeit bzw. ihres sehr hohen elektrischen Widerstands (was dazu führt, dass derartige Baustoffe quasi als elektrische Isolatoren fungieren) nicht für solche Spezialanwendungen geeignet, bei denen eine entsprechende Funktionalität im Hinblick auf die Bereitstellung einer definierten elektrischen Leitfähigkeit gefordert ist, wie es für die vorgenannten Anwendungen der Fall ist.
Im Stand der Technik sind insofern Ansätze zur Bereitstellung elektrisch leitfähiger Baumaterialien bzw. Baustoffe unternommen worden; beispielsweise durch Einbringen metallischer Bestandteile oder dergleichen in das Baumaterial. Auf dieser Basis ist es jedoch nicht immer möglich, die gewünschten Eigenschaften hinsichtlich der elektrischen Leitfähigkeit bzw. des elektrischen Widerstands gezielt einzustellen, wobei mitunter auch die Materialeigenschaften insgesamt nachhaltig beeinflusst werden.
Die WO 90/14321 A1 betrifft eine elektrisch leitende Zementzusammensetzung, welche Portlandzement, Quarzsand und Kohlenstofffasern aufweist.
Die konkrete Einstellung bzw. Vorgabe der elektrischen Leitfähigkeit ist im Allgemeinen bei partikulären elektrisch leitfähigen Systemen des Standes der Technik jedoch nicht immer optimal. Insbesondere ist es mitunter nicht immer möglich, in dem zugrundeliegenden Baustoffmaterial eine definierte leitfähige Struktur auszubilden, so dass auch von daher weniger gut reproduzierbare bzw. inhomogene elektrische Leitfähigkeiten resultieren können. Weiterhin ist es oftmals nicht in zufriedenstellender Weise möglich, eine homogene Verteilung der elektrisch leitfähigen Partikel in der einem Bauteil zugrundeliegenden Matrix zu gewährleisten. Gleichermaßen ist oftmals eine genaue Einstellung bzw. Vorgabe der elektrischen Leitfähigkeit bzw. eine diesbezügliche Feinjustierung nicht möglich.
Die obigen Ausführungen zeigen insgesamt, dass im Stand der Technik somit ein großer Bedarf an der Bereitstellung eines speziellen Baustoffs insbesondere in Form von Beton, welcher gegenüber dem Stand der Technik eine verbesserte bzw. gezielt vorgegebene elektrische Leitfähigkeit aufweist, so dass zum einen eine elektrostatische Aufladung verhindert bzw. verringert wird und zum anderen der Einsatz eines derartigen Baustoffs für Spezialanwendungen, bei denen eine elektrische Leitfähigkeit erforderlich ist, ermöglicht wird.
Vor diesem Hintergrund besteht somit eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, einen entsprechenden Baustoff, insbesondere in Form von Beton bzw. hierauf basierende Bauteile, vorzugsweise Betonbauteile, bereitzustellen, wobei die zuvor geschilderten Nachteile des Standes der Technik zumindest im Wesentlichen vermieden oder aber wenigstens verringert bzw. abgeschwächt werden sollen
Dabei besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung auch darin, Baustoffe insbesondere auf Basis von Beton bzw. entsprechende Bauteile bereitzustellen, welche gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Eigenschaften im Hinblick auf die Bereitstellung einer definierten elektrischen Leitfähigkeit bzw. eines definierten elektrischen Widerstands aufweisen. In diesem Zusammenhang soll im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch eine entsprechende Basisrezeptur bzw. eine hydraulische Bindemittelzusammensetzung bereitgestellt werden, auf deren jeweiliger Basis entsprechende Bauteile, insbesondere Betonbauteile, mit verbesserter bzw. gezielt einstellbarer elektrischer Leitfähigkeit bereitgestellt bzw. hergestellt werden können. In diesem Zusammenhang soll auch ein weiterführendes Verfahren zur Herstellung derartiger elektrisch leitfähiger Bauteile, insbesondere Betonbauteile, bereitgestellt werden.
In diesem Zusammenhang soll auch eine technische Lösung bereitgestellt werden, anhand derer eine Feinjustierung bzw. genaue Einstellung im Hinblick auf eine gewünschte bzw. geforderte elektrische Leitfähigkeit eines zugrundeliegenden Bauteils möglich ist.
Insbesondere ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin zu sehen, entsprechende Baustoffe bzw. Bauteile, insbesondere Betonbauteile, bereit zustellen, welche über eine anwendungsbezogen hohe elektrische Leitfähigkeit bzw. einen anwendungsbezogen niedrigen elektrischen Widerstand verfügen, wobei auf dieser Basis entsprechende Eigenschaften der Vermeidung unkontrollierter elektrostatischer Aufladung bereitgestellt werden sollen. Darüber hinaus soll der erfindungsgemäß bereitgestellte Baustoff bzw. das diesbezügliche Bauteil für Spezialanwendungen zugänglich sein, welche eine definierte bzw. gezielt eingestellte elektrische Leitfähigkeit des zugrundeliegenden Materials erfordern. Insbesondere soll die elektrische Leitfähigkeit des zugrundeliegenden Baustoffs bzw. Bauteils, insbesondere Betonbauteils, im Hinblick auf den jeweiligen Einsatz- bzw. Anwendungsfall gezielt eingestellt bzw. maßgeschneidert werden können, wobei gleichermaßen die mechanische Stabilität bzw. die Integrität des Baustoffs bzw. Bauteils erhalten bleiben soll.
Eine wiederum weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist zudem auch darin zu sehen, ein weiterführendes System bzw. eine diesbezügliche Zusammen setzung bereitzustellen, anhand derer ein Baustoff bzw. die einem Baustoff zugrundeliegende Bindemittelzusammensetzung gezielt mit Komponenten ausgerüstet werden kann, anhand derer die elektrische Leitfähigkeit des Baustoffs bzw. Bauteils eingestellt bzw. vorgegeben werden kann, wobei in diesem Zusammenhang auch ein großes Einsatz- bzw. Anwendungsspektrum im Hinblick auf die Ausrüstung einer Vielzahl verschiedener (Beton-)Baustoffe mit entsprechenden Leitfähigkeitseigenschaften gegeben sein soll. Insbesondere soll auch eine technische Lösung bereitgestellt werden, anhand derer elektrisch leitfähige Partikel in definierter bzw. homogener Weise in ein Bauteil, insbesondere Betonbauteil, bzw. derartigen Bauteilen zugrundeliegenden Zusammensetzungen inkorporiert werden können.
Zur Lösung der zuvor geschilderten Aufgabe schlägt die vorliegende Erfindung somit - gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung - eine Basisrezeptur (synonym auch als Basispräparation bezeichnet), insbesondere Basisrezeptur für eine hydraulische Bindemittelzusammensetzung, vorzugsweise Basisrezeptur für eine Betonzusammensetzung, insbesondere zur Herstellung elektrisch leitfähiger Bauteile, vorzugsweise elektrisch leitfähiger Betonbauteile, gemäß Patentanspruch 1 vor; jeweils vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen dieses Erfindungsaspekts sind Gegenstand der die Basisrezeptur betreffenden Unteransprüche.
Weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung - gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung - ist zudem die hydraulische Bindemittelzusammen setzung, insbesondere Betonzusammensetzung, wobei die Bindemittel zusammensetzung durch Zugabe von Wasser, insbesondere Anmachwasser (synonym auch als Zugabewasser bezeichnet), zu der Basisrezeptur nach der Erfindung und/oder durch Anmachen mit Wasser der erfindungsgemäßen Basisrezeptur erhältlich bzw. erhalten ist, gemäß dem die erfindungsgemäße Bindemittelzusammensetzung betreffenden unabhängigen Patentanspruch; jeweils vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen dieses Erfindungsaspekts sind Gegenstand der die Bindemittelzusammensetzung nach der Erfindung betreffenden Unteransprüche.
Wiederum weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung - gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung - ist auch das elektrisch leitfähige Bauteil, insbesondere elektrisch leitfähiges Betonbauteil, gemäß dem diesbezüglichen, das Bauteil betreffenden unabhängigen Patentanspruch; jeweils vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen dieses Erfindungsaspekts sind Gegenstand der das Bauteil nach der Erfindung betreffenden Unteransprüche sowie des entsprechenden Nebenanspruchs. Nochmals weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung - gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung - ist auch die erfindungsgemäße Verwendung einer Kombination, welche eine erste Komponente, die Kohlenstofffasern aufweist oder hieraus besteht, und eine zweite Komponente, die Graphitpartikel und/oder Rußpartikel aufweist, umfasst, gemäß dem diesbezüglichen, die erfindungsgemäße Verwendungen der Kombination betreffenden unabhängigen Patentanspruch.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung - gemäß einem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung - ist auch die erfindungsgemäße Kombination als solche gemäß dem diesbezüglichen, die erfindungsgemäße Kombination betreffenden unabhängigen Patentanspruch; jeweils vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen dieses Erfindungsaspekts sind Gegenstand der die Kombination betreffenden Unteransprüche.
Weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung - gemäß einem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung - ist auch das Verfahren zur Herstellung elektrisch leitfähiger Bauteile, insbesondere elektrisch leitfähiger Betonbauteile, auf Basis von abgetrockneten und ausgehärteten (abgebundenen) hydraulischen Bindemittel- Zusammensetzungen, insbesondere Betonzusammensetzungen, gemäß dem das Verfahren nach der Erfindung betreffenden unabhängigen Patentanspruch; jeweils vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen dieses Erfindungsaspekts sind Gegenstand der dieses Verfahren nach der Erfindung betreffenden Unteransprüche sowie des diesbezüglichen Nebenanspruchs.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist weiterhin - gemäß einem siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung - die erfindungsgemäß Zusammensetzung, welche Graphitpartikel und/oder Rußpartikel aufweist und welche als wässrig basierte Dispersion bzw. Suspension vorliegt bzw. ausgebildet ist, gemäß dem die Zusammensetzung betreffenden unabhängigen Patentanspruch; jeweils vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen dieses Erfindungsaspekts sind Gegenstand der diese erfindungsgemäß Zusammensetzung betreffenden Unteransprüche. Zudem ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung - gemäß einem achten Aspekt der vorliegenden Erfindung - die erfindungsgemäße Verwendung der zuvor in dem siebten erfindungsgemäßen Aspekt beschriebenen Zusammensetzung gemäß dem diese Verwendung betreffenden unabhängigen Patentanspruch. Schließlich ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung - gemäß einem neunten Aspekt der vorliegenden Erfindung - die erfindungsgemäße Verwendung des zuvor in dem dritten erfindungsgemäßen Aspekt beschriebenen Bauteils, insbesondere Betonbauteils, gemäß dem diese Verwendung betreffenden unabhängigen Patentanspruch. Es versteht sich von selbst, dass Ausgestaltungen, Ausführungsformen, Vorteile und dergleichen, welche nachfolgend zu Zwecken der Vermeidung von Wiederholungen nur zu einem Erfindungsaspekt aufgeführt sind, selbstverständlich auch in Bezug auf die übrigen Erfindungsaspekte entsprechend gelten, ohne dass dies einer gesonderten Erwähnung bedarf. Darüber hinaus verhält es sich im Hinblick auf die nachfolgende Beschreibung der vorliegenden Erfindung auch derart, dass die jeweils im Zusammenhang mit den speziellen Ausgestaltungen, Ausführungsformen, Vorteilen, Beispielen oder dergleichen angeführten Merkmale der vorliegenden Erfindung auch in deren Kombination als offenbart gelten. Somit gelten vorliegend auch übergeordnete Kombinationen einzelner oder mehrerer Merkmale, welche für jeweilige Ausgestaltungen, Ausführungsformen, Anwendungsbeispiele oder dergleichen, angeführt sind, als offenbart.
Bei allen nachstehend genannten relativen bzw. prozentualen gewichtsbezogenen Angaben, insbesondere Mengen- bzw. Konzentrationsangaben, sowie volumen- bezogenen Angaben ist weiterhin zu beachten, dass diese im Rahmen der vorliegenden Erfindung vom Fachmann derart auszuwählen sind, dass sie sich in der Summe unter Einbeziehung sämtlicher Komponenten bzw. Inhaltsstoffe, insbesondere wie nachfolgend definiert, zu 100 % bzw. 100 Gew.-% bzw. 100 Vol.-% ergänzen bzw. addieren; dies versteht sich aber für den Fachmann von selbst.
Weiterhin gilt, dass der Fachmann - anwendungsbezogen oder einzelfallbedingt - von den nachfolgend angeführten Konzentrations-, Gewicht-, Mengen-, Volumen- und Bereichsangaben abweichen kann, ohne dass er den Rahmen der vorliegenden Erfindung verlässt. Zudem gilt, dass sämtliche im Folgenden genannten Werte- bzw. Parameter angaben oder dergleichen grundsätzlich mit genormten bzw. standardisierten oder explizit angegebenen Bestimmungsverfahren und andernfalls mit dem Fachmann auf diesem Gebiet an sich geläufigen Bestimmungs- bzw. Messmethoden ermitteln bzw. bestimmt werden können. Sofern nicht anders angegeben, werden die zugrundeliegenden Werte bzw. Parameter insbesondere unter Standardbedingun gen (d. h. insbesondere bei einer Temperatur von 20 °C und/oder insbesondere bei einem Druck von 1.013,25 hPa bzw. 1 ,01325 bar) ermittelt.
Dies vorausgeschickt, wird im Folgenden die vorliegende Erfindung im Detail erläutert:
Gegenstand der vorliegenden Erfindung - gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung - ist somit eine Basisrezeptur (Basispräparation), insbesondere Basisrezeptur für eine hydraulische Bindemittelzusammensetzung, vorzugsweise Basisrezeptur für eine Betonzusammensetzung, insbesondere zur Herstellung elektrisch leitfähiger Bauteile, vorzugsweise elektrisch leitfähiger Betonbauteile, wobei die Basisrezeptur
(A) eine erste Komponente (A), welche Kohlenstofffasern, insbesondere carbonisierte und/oder graphitierte Kohlenstofffasern, vorzugsweise Graphitfasern, aufweist oder hieraus besteht, einerseits und
(B) eine zweite Komponente (B), welche Graphitpartikel und/oder Rußpartikel, insbesondere Graphitpartikel gegebenenfalls zusammen mit Rußpartikeln, vorzugsweise Graphitpartikel und Rußpartikel, aufweist, andererseits umfasst, wobei die Basisrezeptur außerdem mindestens ein hydraulisches Bindemittel, insbesondere Zement und/oder Kalk, vorzugsweise Zement, enthält.
Wie nachfolgend noch beschrieben, verhält es sich erfindungsgemäß insbesondere derart, dass die Kohlenstofffasern elektrisch leitfähig ausgebildet sind. Weiterhin ist es erfindungsgemäß insbesondere auch vorgesehen, dass die Graphitpartikel und/oder die Rußpartikel, vorzugsweise die Graphitpartikel und die Rußpartikel, jeweils elektrisch leitfähig ausgebildet sind. Somit kann insbesondere partikulärer Leitgraphit bzw. partikulärer Leitfähigkeitsgraphit und/oder partikulärer Leitruß bzw. partikulärer Leitfähigkeitsruß zum Einsatz kommen. In diesem Zusammenhang hat die Anmelderin in völlig überraschender Weise gefunden, dass unter Verwendung der erfindungsgemäßen Basisrezeptur hergestellte Bauteile, insbesondere Betonbauteile, in ziel- und zweckgerichteter Weise mit einer definierten bzw. speziell eingestellten elektrischen Leitfähigkeit versehen werden können, wobei im Vergleich zu herkömmlichen Bauteilen, insbesondere Betonbauteilen, (d. h. ohne Verwendung leitfähiger Bestandteile) erfindungsgemäß vergrößerte elektrische Leitfähigkeit bzw. verringerte elektrische Widerstände bereitgestellt werden können.
Die unter Verwendung der erfindungsgemäßen Basisrezeptur hergestellten bzw. bereitgestellten Bauteile, insbesondere Betonbauteile, zeichnen sich dabei auch durch eine große Homogenität bzw. Einheitlichkeit der bereitgestellten elektrischen Leitfähigkeit in dem Bauteil selbst aus. Zudem werden weitere Materialeigenschaf ten, wie beispielsweise die Materialfestigkeit oder die Materialabriebbeständigkeit, unter Verwendung der erfindungsgemäßen Basisrezeptur mit den elektrisch leitfähigen Komponenten nicht nachhaltig verschlechtert, so dass die erfindungsgemäßen Bauteile gleichermaßen hohen mechanischen Belastungen standhalten können. Zudem wird die Formgebung der resultierenden Bauteile nicht beschränkt, so dass die unter Verwendung der erfindungsgemäßen Basisrezeptur hergestellten bzw. hierauf basierenden Bauteile, insbesondere Betonbauteile, auch von daher gleichermaßen einen großen Anwendungs- bzw. Einsatzbereich aufweisen, beispielsweise als konstruktive oder nichtkonstruktive Bestandteile von Bauwerken.
Die erfindungsgemäßen Bauteile, insbesondere Betonbauteile, weisen dabei aufgrund der gezielten Einstellung der elektrischen Leitfähigkeit ein verbessertes bzw. kontrolliertes Ableitverhalten gegenüber elektrostatischen Aufladungen und somit im Allgemeinen antistatische Eigenschaften auf, so dass elektrostatische Aufladungen des Bauteils sowie damit in Verbindung stehender weiterer Bauteile bzw. konstruktiven Anordnungen vermieden werden. Folglich wird ein effektiver Schutz vor unerwünschten bzw. unkontrollierten elektrostatischen Entladungen (ESD) gewährleistet. Erfindungsgemäß können somit insgesamt elektrisch ableit fähige Bauteile, insbesondere Betonbauteile, bereitgestellt, welche insbesondere elektrostatisch-dissipative (d. h. elektrisch ableitende), vorzugsweise elektrostatisch konduktive (d. h. elektrisch leitende), Eigenschaften aufweisen. In diesem Zusammenhang eignen sich die erfindungsgemäß bereitgestellten Bauteile, insbesondere Betonbauteile, auch für den Einsatz in elektrostatisch geschützten Bereichen (EPA) bzw. in einem ESD-Arbeitsplatz, beispielsweise in Form von Bodenflächen bzw. Bodenbelägen oder dergleichen, und darüber hinaus auch für industrielle Anwendungen, beispielsweise als Bodenfläche bzw. Bodenbelag in Produktions- bzw. Industriehallen, für Hubschrauberlandeplätze oder dergleichen.
Dabei ist es im Rahmen der vorliegenden Erfindung insbesondere auch möglich, die elektrische Leitfähigkeit, wie zuvor angeführt, gezielt einzustellen bzw. vor dem jeweiligen Einsatz- bzw. Anwendungshintergrund gezielt maßzuschneidern. Beispielsweise kann im Hinblick auf einen Einsatz in einem elektrostatisch geschützten Bereich (EPA) die elektrische Leitfähigkeit derart eingestellt werden, dass einerseits eine elektrostatische Aufladung des Materials verhindert wird, wobei andererseits eine kontrollierte elektrostatische Ableitung mit nur geringer Stromstärke erfolgt. Mit anderen Worten kann die elektrische Leitfähigkeit auch derart eingestellt werden, dass diese sozusagen nicht zu groß ist, um das Auftreten großer elektrischer Ströme zu verhindern, was auch dem Arbeitsschutz im Allgemeinen zuträglich ist. So kann das Auftreten großer elektrischer Ströme bzw. von Kurzschlüssen auch für den Fall vermieden werden, dass das elektrisch leitfähige Bauteil, beispielsweise in Form einer Bodenfläche, in unbeabsichtigter Weise mit spannungs- bzw. stromführenden Teilen, wie offenen Stromkabeln oder dergleichen, in Kontakt kommt.
Darüber hinaus ist es im Hinblick auf die erfindungsgemäße Konzeption möglich, die entsprechenden Bauteile, insbesondere Betonbauteile, für weiterführende Verwendungen einzusetzen, bei welchen eine elektrische Leitfähigkeit funktionell erforderlich bzw. gewünscht ist, beispielsweise und in nicht beschränkender Weise im Hinblick auf die Bereitstellung von Boden- bzw. Verkehrsflächen, wie Straßen oder Parkplätzen, zum induktive Laden von akkuelektrisch betriebenen Fahrzeugen oder zur Bereitstellung elektrisch beheizbarer Flächen oder Körper. So können die auf Basis der erfindungsgemäßen Basisrezeptur bereitgestellten Bauteile, insbesondere Betonbauteile, aufgrund ihrer elektrischen Leitfähigkeit (direkt) beheizbar ausgebildet sein oder für berührungssensitive Schaltungen bzw. im Bereich der Sensorik eingesetzt werden. Grundsätzlich kann es im Rahmen der vorliegenden Erfindung dabei auch vorgesehen sein, dass die erfindungsgemäßen Bauteile, insbesondere Betonbauteile, mit definierter elektrischer Leitfähigkeit, welche beispielsweise als Bodenfläche oder dergleichen ausgebildet sind, noch mit Abdeck- und/oder Isolationsschichten versehen sind.
Ohne sich auf diese Theorie berufen oder beschränken zu wollen, werden die elektrisch leitfähigen Eigenschaften der erfindungsgemäßen Bauteile, insbesondere Betonbauteile, insbesondere dadurch erreicht, dass im Rahmen der vorliegenden Erfindung spezielle elektrisch leitfähige Bestandteile, nämlich auf Basis von elektrisch leitfähigen Kohlenstofffasern einerseits und elektrisch leitfähigen Graphitpartikeln und/oder elektrisch leitfähigen Rußpartikeln andererseits, verwendet werden, welche in dem Bauteil inkorporiert vorliegen, wobei insgesamt eine elektrisch leitfähige Struktur innerhalb des Bauteils ausgebildet wird.
Erfindungsgemäß werden die elektrischen Eigenschaften, insbesondere die elektrische Leitfähigkeit, der bereitgestellten Bauteile bzw. Betonbauteile nach der Erfindung insbesondere durch Verwendung der Komponente (A) auf Basis der elektrisch leitfähigen Kohlenstofffasern und der Komponente (B) auf Basis der elektrisch leitfähigen Graphitpartikel bzw. der elektrisch leitfähigen Rußpartikel bereitgestellt.
In diesem Zusammenhang ist es im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch völlig überraschend, dass eine Kombination von Graphitpartikeln einerseits und Rußpartikeln andererseits gemäß Komponente (B) mit der Ausbildung einer hervorragenden bzw. definierten elektrischen Leitfähigkeit in dem resultierenden Bauteil, insbesondere Betonbauteil, einhergeht. Ohne sich auf diese Theorie berufen oder beschränken zu wollen, bilden die Graphitpartikel einerseits und die Rußpartikel andererseits in dem zugrundeliegenden Bauteil, insbesondere Betonbauteil, sozusagen eine elektrisch leitfähige Struktur aus, wobei die grundsätzlich kleineren Rußpartikel der Überbrückung der grundsätzlich größer ausgebildeten Graphitpartikel und somit dem Auffüllen von entsprechenden Lücken zwischen den Graphitpartikeln dienen, so dass hierdurch eine entsprechend gute elektrische Leitfähigkeit bereitgestellt werden kann. Dabei ist es im Rahmen der vorliegenden Erfindung gleichermaßen überraschend, dass Graphitpartikel bzw. die Rußpartikeln homogen bzw. gleichmäßig verteilt in dem resultierenden Bauteil, insbesondere Betonbauteil, vorliegen können, was dazu führt, dass das Bauteil insgesamt eine gleichmäßige bzw. einheitliche elektrische Leitfähigkeit aufweist, da im Wesentlichen keine Bereiche mit höheren elektrischen Widerständen in dem Bauteil selbst vorliegen. In diesem Zusammenhang kommt auch der bevorzugten Verwendung der Komponente (B) als Dispersion bzw. Suspension eine große Bedeutung zu, wie nachfolgend noch angeführt.
Im Hinblick auf die vorliegende Erfindung wird zudem eine weiterführende Verbesserung der Einstellung der elektrischen Leitfähigkeit dadurch erreicht, dass in ziel- und zweckgerichteter Weise zusätzlich insbesondere elektrisch leitfähige Kohlenstofffasern, und zwar auf Basis der Komponente (A), eingesetzt werden bzw. in dem resultierenden Bauteil, insbesondere Betonbauteil, derartige Kohlenstofffasern vorliegen.
Im Allgemeinen verhält es sich erfindungsgemäß derart, dass - gleichermaßen ohne sich auf diese Theorie berufen oder beschränken zu wollen - die zusätzlich eingebrachten elektrisch leitfähigen Kohlenstofffasern sozusagen als elektrische (Brücken-)Kabel fungieren, wodurch die elektrische Leitfähigkeit des resultierenden Bauteils insgesamt weiterführend verbessert bzw. eingestellt werden kann. In Bezug auf die zusätzliche Verwendung von elektrisch leitfähigen Kohlenstofffasern verhält es sich zudem insbesondere derart, dass infolge der gezielten Kombination mit den Graphit- und Rußpartikeln eine sozusagen weiterführend optimierte elektrisch leitfähige Struktur nach Art eines Geflechts in dem resultierenden Bauteil vorliegt, wobei wiederum die Zwischenräume der Kohlenstofffasern durch die Graphit- bzw. Rußpartikel aufgefüllt bzw. überbrückt werden. Auch insofern verhält es sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung derart, dass die elektrisch leitfähigen Bestandteile der Komponente (A) und die elektrisch leitfähigen Bestandteile der Komponente (B) im Hinblick auf die Ausrüstung der erfindungsgemäßen Bauteile, insbesondere Betonbauteilen, mit definierter bzw. maßgeschneiderter elektrischer Leitfähigkeit in synergistischer Weise Zusammenwirken. In diesem Zusammenhang ist auch eine Feinjustierung der elektrischen Leitfähigkeit möglich, was insbesondere auch für die zuvor angeführten Spezialanwendungen von Vorteil ist. Zudem kann insbesondere im Hinblick auf den Arbeitsschutz auch eine Höchstgrenze eingestellt werden.
Wie nachfolgend noch geschildert, kann die elektrische Leitfähigkeit bzw. der elektrische Widerstand dabei auch durch die Abstimmung der jeweiligen Mengen bzw. der damit einhergehenden Mengenverhältnisse der elektrisch leitfähigen Bestandteile in Form der Kohlenstofffasern sowie der Graphit- und/oder Rußpartikel weiterführend eingestellt bzw. vorgegeben werden. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung können insgesamt elektrisch leitfähige bzw. antistatische Bauteile, insbesondere Betonbauteile, bereitgestellt werden, welche insbesondere elektrodissipative bzw. elektrostatisch-dissipative Eigenschaften aufweisen.
Zudem können die elektrisch leitfähigen Eigenschaften der erfindungsgemäßen Bauteile, insbesondere Betonbauteile, derart eingestellt werden, dass die äußeren Gegebenheiten, insbesondere die Luftfeuchtigkeit, einen allenfalls nur geringen Einfluss haben, so dass auch von daher der Einsatzbereich entsprechend variabel und sozusagen unabhängig von den äußeren Gegebenheiten ist. So sind beispielsweise die elektrischen Leitfähigkeitseigenschaften eines Bodenbelags für den Außenbereich, welcher auf Basis eines erfindungsgemäßen Bauteils ausgebildet ist, zumindest im Wesentlichen unabhängig vom Wetter.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist auch darin zu sehen, dass die Basisrezeptur nach der Erfindung selbst bzw. zur Bereitstellung einer Vielzahl unterschiedlich ausgebildeter Baustoffe, insbesondere Betonbaustoffe, individuell ausgebildet werden kann. Auch von daher resultiert eine universelle Anwendbarkeit im Hinblick auf die Bereitstellung einer definierten elektrischen Leitfähigkeit für eine Vielzahl von hydraulischen Bindemittelsystemen und daraus resultierender Bauteile. Zudem werden, wie zuvor angeführt, die mechanischen Eigenschaften, insbesondere die mechanische Stabilität, der auf Basis der erfindungsgemäßen Konzeption erhaltenen Bauteile, insbesondere Betonbauteile, nicht nachteilig beeinflusst, was gleichermaßen für die optischen Eigenschaften der resultierenden Bauteile gilt.
Was die Verwendung von Kohlenstofffasern gemäß Komponente (A) weiterhin anbelangt, so kann hierdurch sogar eine weiterführende Erhöhung der Festigkeit des zugrundeliegenden Bauteils, insbesondere Betonbauteils, erreicht werden, und zwar insbesondere was die Biegefestigkeit des resultierenden Bauteils, insbesondere Betonbauteils, anbelangt.
Ein weiterer zentraler Vorteil der vorliegenden Erfindung ist darin zu sehen, dass die Basisrezeptur nach der Erfindung gemäß einer erfindungsgemäß bevorzugten Ausführungsform in Form von räumlich getrennten, aber funktional zusammenhängenden Komponenten bzw. als sogenanntes Kit-of-parts vorliegen kann, so dass auf auch hierdurch eine individuelle Ausgestaltung der Basisrezeptur möglich ist. Wie nachfolgend noch im Detail angeführt, verhält es sich erfindungsgemäß insbesondere derart, dass die zweite Komponente (B) mit den Graphitpartikeln und/oder Rußpartikeln als eigenständige Komponente, und zwar insbesondere in Form einer Dispersion bzw. Suspension vorliegt. Auf diese Weise können die Graphitpartikel und/oder Rußpartikel individuell eingesetzt bzw. zudosiert werden. Zudem geht die Verwendung der Komponente (B) als Dispersion bzw. Suspension mit einer verbesserten Einarbeitung der Graphit- bzw. Rußpartikel einer, was auch zu einer homogenen Verteilung im (end-)fertigen Bauteil, insbesondere Betonbauteil, führt, einhergehend mit einer entsprechend hohen Homogenität bzw. Gleichmäßigkeit der bereitgestellten elektrischen Leitfähigkeit.
Der Begriff "Beton", wie dieser im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ist insgesamt breit zu verstehen. Hierzu kann auch auf die obigen Ausführungen verwiesen werden. Insbesondere bezieht sich dieser Begriff auf einen Baustoff auf Basis eines hydraulischen Bindemittels, insbesondere Zement, sowie Zuschlagstoffen, insbesondere Gesteinskörnung, und Wasser bzw. Abbinde wasser (synonym auch als Zugabewasser bezeichnet), wobei zusätzlich bei der Herstellung des Baustoffs gegebenenfalls noch (Beton-)Zusatzmittel und/oder (Beton-)Zusatzstoffe eingesetzt werden können. In dem resultierenden Bauteil, insbesondere Betonbauteil, liegt der Beton dabei insbesondere in abgetrockneter und/oder abgebundener Form vor. Der Begriff "Beton" umfasst dabei im Allgemeinen (Normal-)Betone als solche sowie darüber hinaus auch Stahlbeton, Spannbeton, Spezialbetone, hochfeste Betone oder dergleichen. Bei den erfindungsgemäß vorliegenden Betonen handelt es sich insbesondere um Betone gemäß den zuvor angeführten Normen. Erfindungsgemäß kann es sich bei dem Beton vorzugsweise um einen mineralischen bzw. mineralisch basierten Beton handeln. Grundsätzlich kann es sich bei dem Beton im Rahmen der vorliegenden Erfindung um einen polymerbasierten Beton bzw. um einen Polymerbeton handeln, auch wenn dies im Rahmen der vorliegenden Erfindung weniger bevorzugt ist. Bei einem Polymerbeton kommt insbesondere ein Polymer bzw. Kunststoff als Bindemittel zum Einsatz.
Was darüber hinaus den Begriff "hydraulisches Bindemittel", wie dieser im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendet wird, anbelangt, so ist dieser Begriff breit zu verstehen. Insbesondere bezieht sich dieser Begriff auf solche Bindemittel, welche bei Zugabe von Wasser bzw. Anmachwasser durch Hydratation zu wasser- und raumbeständigen Festkörpern erhärten bzw. abbinden, was grundsätzlich sowohl an der Luft als auch unter Wasser geschehen kann. Erfindungsgemäß handelt es sich bei dem hydraulischen Bindemittel vorzugsweise um Zement, wobei es sich hierbei im Allgemeinen um ein anorganisches, fein gemahlenes, hydraulisch wirkendes Bindemittel handelt, welches bei Zugabe von Wasser erhärtet, wobei der bindende Zementleim durch Hydratation zu wasser- und raumbeständigem Zementstein erhärtet. Bei dem erfindungsgemäß eingesetzten hydraulischen Bindemittel kann es sich insbesondere um Zementarten gemäß DIN EN 197-1 handeln.
Weiterhin ist der Begriff "Kohlenstofffasern" (synonym auch als Carbonfaser bzw. Kohlefasern bezeichnet), wie dieser im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendet wird, breit zu verstehen. Insbesondere bezieht sich dieser Begriff auf insbesondere industriell auf Basis von kohlenstoffhaltigen Ausgangsmaterialien, wie Pech oder Polyacrylnitril, gefertigte Fasern, wobei die Ausgangsmaterialien durch an das Ausgangsmaterial angepasste chemische Reaktionen bzw. Umsetzungen in Kohlenstoff umgewandelt werden, welcher beispielsweise graphitartig in der Faser angeordnet sein kann. Die erfindungsgemäß eingesetzten Kohlenstofffasern sind dabei insbesondere elektrisch leitfähig. Bei den Kohlenstofffasern handelt es sich insbesondere um längenbegrenzte Fasern mit definierter Dicke bzw. Durchmesser, wobei die Kohlenstofffasern im Allgemeinen im Verhältnis zu ihrer Länge dünne Gebilde darstellen, wobei das Verhältnis von Länge zu Dicke bzw. Durchmesser > 1 und im Allgemeinen > 3 : 1 ist.
Weiterhin ist der Begriff "Graphitpartikel", wie dieser im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendet wird, breit zu verstehen. Insbesondere handelt es sich hierbei um partikuläre Teilchen auf Basis bzw. in Form von Graphit, wobei die Teilchen auf Basis von Kohlenstoff in spezieller, insbesondere kristalliner Anordnung bzw. Struktur ausgebildet sind, wonach der Kohlenstoff nämlich insbesondere als hexagonales Kristallsysteme vorliegt. Insbesondere handelt es sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung um elektrisch leitfähige Graphitpartikel, wie partikulärer Leitgraphit bzw. partikulärer Leitfähigkeitsgraphit.
Was darüber hinaus den Begriff "Rußpartikel" anbelangt, wie dieser im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendet wird, so ist auch dieser Begriff breit zu verstehen. Insbesondere handelt es sich hierbei um einen teilchen- bzw. pulverförmigen Feststoff, welcher überwiegend bzw. zumindest im Wesentlichen vollständig aus Kohlenstoff besteht (beispielsweise Kohlenstoffgehalte von mehr als 99,5 %). Im Rahmen der vorliegenden Erfindung handelt es sich insbesondere um elektrisch leitfähige Ruße bzw. Leitruße, wie partikulärer Leitruß bzw. partikulärer Leitfähigkeitsruß bzw. partikulärer Conductive Carbon Black.
Weiterhin ist auch der Begriff "Bauteil", wie dieser im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendet wird, sehr breit zu verstehen. Insbesondere umfasst der in Rede stehende Begriff in nicht beschränkender Weise konstruktive oder nichtkonstruktive Bestandteile von Bauwerken bzw. Baukörpern, wie Gebäuden, Straßen, Tunneln, Brücken oder dergleichen. Insbesondere können die Bauteile in nicht beschränkender Weise als Wände, Decken, Stützen, Flächen, Böden, (Flächen-)Beläge, Industrieböden, Hallenböden, Estrich, Böden bzw. Beläge für Verkehrsflächen, Lande-/Startbahnen bzw. -flächen für Fluggeräte, Fußwege, Fahrradwege, Straßenbeläge oder dergleichen ausgebildet sein bzw. diesbezügliche Bestandteile ausbilden. Zudem umfasst der Begriff in nicht beschränkender Weise auch insbesondere vorgefertigte Bauteile bzw. Fertigteile, wie Wand-, Stütz- oder Deckenelemente, Pflastersteine, Platten, Werksteine, L-Steine, Rohrelemente, Schachtelemente oder dergleichen. Zudem kann das Bauteil, insbesondere Betonbauteil in Form von Einbauteilen oder dergleichen ausgebildet sein. Erfindungsgemäß kann das Bauteil einstückig oder mehrstückig, insbesondere einstückig, ausgebildet sein. Erfindungsgemäß kann zudem vorgesehen sein, dass das Bauteil Bestandteil eines Schichtaufbaus ist bzw. schichtförmig ausgebildet ist (beispielsweise als elektrisch leitfähiger Estrich auf einem Untergrundmaterial, wie einer herkömmlichen oder gleichermaßen elektrisch leitfähigen Betonplatte oder dergleichen). Das erfindungsgemäße Bauteil kann also in entsprechender Weise ausgebildet sein.
Weiterhin ist unter dem Begriff "elektrisch leitfähig" bzw. "leitfähig", wie dieser im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendet wird, die Eigenschaft insbesondere der erfindungsgemäßen Bauteile, vorzugsweise Betonbauteile, zu verstehen, den elektrischen Strom zu leiten. Ohne sich auf diese Theorie beschränken zu wollen, resultiert die elektrische Leitfähigkeit der zugrundeliegenden Bauteile dabei insbesondere aus der Verfügbarkeit elektrischer Ladungsträger, insbesondere Elektronen bzw. delokalisierte Elektronen, in den zugrundeliegenden elektrisch leitfähigen Bestandteilen auf Basis der Kohlenstofffasern einerseits und der Graphitpartikel und/oder Rußpartikel andererseits. Der Begriff "elektrisch leitfähig" bzw. "leitfähig", wie er im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ist dabei breit zu verstehen und bezieht sich im Allgemeinen auf solche elektrischen Eigenschaften, wie sie insbesondere gemäß DIN EN ISO 61340-5-1 unter "statisch ableitend", "statisch leitfähig", "leitfähig" sowie "leitend" zusammengefasst sind.
Der Begriff "antistatisch", wie er im Rahmen der vorliegenden Erfindung verstanden wird, bezieht sich insbesondere auf eine Unterbindung bzw. Verringerung einer insbesondere durch Reibung entstehenden elektrostatischen Aufladung, insbesondere bedingt durch eine Separation bzw. Trennung entsprechender Ladungsträger in einem zugrundeliegenden Bauteil, insbesondere Betonbauteil. Eine verminderte elektrostatische Aufladung kann unter anderem durch Herbei führen eines Ladungsausgleichs oder dem kontrollierten Ableiten elektrischer Ladungen erfolgen.
Weiterhin ist unter dem Begriff "elektrodissipativ", wie er im Rahmen der vorliegenden Erfindung verstanden wird, insbesondere die Fähigkeit zur Ableitung von elektrischen Ladungen zu verstehen, wodurch eine elektrostatische Aufladung eines zugrundeliegenden Bauteils abgebaut bzw. vermieden wird.
Im Hinblick auf die erfindungsgemäß eingesetzten Bestandteile bzw. Produkte, wie Kohlenstofffasern, Graphitpartikel, Rußpartikel sowie weitere partikuläre Bestandteile, kann die Bestimmung der entsprechenden Teilchen- bzw. Partikelgrößen bzw. Abmessungen bzw. Ausmaße (wie Faserlänge, Faserdurch messer oder dergleichen) anhand von dem Fachmann an sich wohlbekannten Verfahren vorgenommen werden. Insbesondere können die Größen im Allgemeinen mittels Lichtbeugung, insbesondere Laserbeugung (Laserdiffraktomet- rie), bestimmt werden. Insbesondere im Hinblick auf die erfindungsgemäß eingesetzten Graphitpartikel und Rußpartikel können die Teilchengrößen gemäß der ISO 13320-1 bestimmt werden. Zudem kann auf die ASTM D3849 verwiesen werden. Weiterhin kann bezüglich der Bestimmung der Teilchengröße insbesondere auch auf A. Rawle, "Basic Principles of Particle-Size Analysis", Surface Coatings International, Part A, Issue 2003/02 , verwiesen werden. Zudem kann bezüglich der Bestimmung der Abmessungen der erfindungsgemäß eingesetzten Kohlenstofffasern auf die ASTM D 4018-17 verwiesen werden.
Neben den Absolutwerten der vorliegend für die jeweiligen Bestandteile angeführten Größen bzw. Abmessungen werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung weiterhin auch mittlere Größen sowie D50-Werte angeführt. Bei den mittleren Größen (wie beispielsweise mittlere Faserlänge, mittlerer Faserdurch- messer, mittlere Teilchengröße oder dergleichen) handelt es sich insbesondere um das arithmetische Mittel aus der Summe der Größen der zugrundeliegenden einzelnen Teilchen und der Teilchenanzahl. Die D50-Werte treffen zudem eine Aussage über die Teilchengrößenverteilung, wobei der D50-Wert angibt, dass 50 % der Teilchen eine Größe bzw. ein Ausmaß aufweisen, welche bzw. welches kleiner oder gleich dem angegebenen Zahlenwert ist.
Im Nachfolgenden wird die vorliegende Erfindung nunmehr im Einzelnen weiterführend beschrieben:
Erfindungsgemäß ist es insbesondere vorgesehen, dass die Kohlenstofffasern elektrisch leitfähig sind. Folglich werden für die erste Komponente (A) bzw. die Basisrezeptur nach der Erfindung elektrisch leitfähige Kohlenstofffasern, insbesondere elektrisch leitfähige carbonisierte bzw. graphitierte Kohlenstofffasern, vorzugsweise elektrisch leitfähige Graphitfasern, eingesetzt.
Weiterhin ist es erfindungsgemäß insbesondere vorgesehen, dass die Graphitpartikel und/oder die Rußpartikel, vorzugsweise die Graphitpartikel und die Rußpartikel, jeweils elektrisch leitfähig sind. Folglich können die Graphitpartikel als Leitgraphitpartikel (partikulärer Leitgraphit bzw. partikulärer Leitfähigkeitsgraphit) ausgebildet sein bzw. können die Rußpartikel als Leitrußpartikel (partikulärer Leitruß bzw. partikulärer Leitfähigkeitsruß) bzw. als partikulärer Conductive Carbon Black ausgebildet sein.
Gemäß einer erfindungsgemäß bevorzugten Ausführungsform kann es zudem vorgesehen sein, dass die Kohlenstofffasern und die Graphitpartikel und/oder die Rußpartikel, vorzugsweise die Kohlenstofffasern und die Graphitpartikel und die Rußpartikel, elektrisch leitfähig sind.
Wie zuvor angeführt, führt die Verwendung spezieller elektrisch leitfähiger Bestandteile in Form von Kohlenstofffasern einerseits sowie Graphitpartikel und/oder Rußpartikel, insbesondere Graphitpartikel und Rußpartikel, andererseits zu verbesserten elektrischen Leitfähigkeitseigenschaften entsprechender resultierender Bauteile, insbesondere Betonbauteile, und zwar auch was deren gezielte Einsteilbarkeit und Homogenität in Bezug auf das Bauteil anbelangt. Insgesamt wird auf Basis der erfindungsgemäß eingesetzten elektrisch leitfähigen Bestandteile sozusagen eine optimale Struktur innerhalb der (Beton-)Matrix der resultierenden Bauteile geschaffen, was die gezielte Einstellung der elektrischen Eigenschaften ermöglicht. Auf Basis der vorliegenden Erfindung können somit insgesamt unter Verwendung der Basisrezeptur nach der Erfindung bzw. der nachfolgend noch angeführten hydraulischen Bindemittelzusammensetzung insgesamt Bauteile, insbesondere Betonbauteile, bereitgestellt werden, welche in definierter Weise elektrisch leitfähig ausgebildet sind und dabei auch antistatische bzw. elektrodissipative Eigenschaften aufweisen.
Erfindungsgemäß hat es sich dabei von Vorteil erwiesen, wenn die zugrundeliegenden Bestandteile als solche die nachfolgend angeführten elektrischen Eigenschaften aufweisen. Die entsprechenden Eigenschaften können dabei insbesondere gemäß der ISO 13931 :2013 bestimmt werden:
Insbesondere können die Kohlenstofffasern, die Graphitpartikel und/oder die Rußpartikel, unabhängig voneinander, jeweils eine elektrische Leitfähigkeit, insbesondere spezifische elektrische Leitfähigkeit, im Bereich von 1013 S/cm bis 106 S/cm, insbesondere im Bereich von 1012 S/cm bis 105 S/cm, vorzugsweise im Bereich von 101° bis 104 S/cm, bevorzugt im Bereich von 109 bis 103 S/cm, aufweisen. Die vorliegenden Leitfähigkeiten beziehen sich dabei insbesondere auf die zugrundeliegenden Teilchen bzw. Partikel als solche.
Insbesondere verhält es sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung zudem derart, dass die Kohlenstofffasern eine elektrische Leitfähigkeit, insbesondere spezifische elektrische Leitfähigkeit, im Bereich von 0,1 S/cm bis 10.000 S/cm, insbesondere im Bereich von 0,2 S/cm bis 2.000 S/cm, vorzugsweise im Bereich von 0,35 S/cm bis 1.000 S/cm, bevorzugt im Bereich von 0,4 S/cm bis 700 S/cm, insbesondere bezogen auf eine Einzelfaser (Einzelfilament), aufweisen.
Weiterführend können die Kohlenstofffasern im Rahmen der vorliegenden Erfindung einen elektrischen Widerstand, insbesondere spezifischen elektrischen Widerstand, im Bereich von 0,0001 W-cm bis 10 Q cm, insbesondere im Bereich von 0,0005 Q cm bis 5 Q cm, vorzugsweise im Bereich von 0,001 Q cm bis 3 Q cm, bevorzugt im Bereich von 0,0015 Q cm bis 2,5 Q cm, insbesondere bezogen auf eine Einzelfaser (Einzelfilament), aufweisen. Was die Ausbildung einer definierten elektrischen Leitfähigkeit für die unter Verwendung der Basisrezeptur nach der Erfindung bereitgestellten Bauteile, insbesondere Betonbauteile, betrifft, so ist auch die Menge der jeweils elektrisch leitfähigen Bestandteile bzw. der Kohlenstofffasern und/oder der Graphitpartikel und/oder der Rußpartikel in Bezug auf die erfindungsgemäße Basisrezeptur von Bedeutung.
In diesem Zusammenhang kann es im Rahmen der vorliegenden Erfindung insbesondere vorgesehen sein, dass die Basisrezeptur die Kohlenstofffasern in einer Menge im Bereich von 0,001 Gew.-% bis 10 Gew.-%, insbesondere im Bereich von 0,005 Gew.-% bis 8 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 0,01 Gew.-% bis 6 Gew.-%, bevorzugt im Bereich von 0,02 Gew.-% bis 5 Gew.-%, besonders bevorzugt im Bereich von 0,02 Gew.-% bis 2 Gew.-%, bezogen auf die Basisrezeptur, enthält.
Gleichermaßen kann die Basisrezeptur die Kohlenstofffasern in einer Menge im Bereich von 0,001 Vol.-% bis 10 Vol.-%, insbesondere im Bereich von 0,005 Vol.-% bis 5 Vol.-%, vorzugsweise im Bereich von 0,01 Vol.-% bis 3 Vol.-%, bevorzugt im Bereich von 0,015 Vol.-% bis 2,5 Vol.-%, bezogen auf die Basisrezeptur, enthalten.
Darüber hinaus kann die Basisrezeptur die Graphitpartikel in einer Menge im Bereich von 0,005 Gew. -% bis 15 Gew.-%, insbesondere im Bereich von 0,01 Gew.-% bis 12 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 0,05 Gew.-% bis 10 Gew.-%, bevorzugt im Bereich von 0,1 Gew.-% bis 8 Gew.-%, bezogen auf die Basisrezeptur, enthalten.
Weiterhin kann die Basisrezeptur die Rußpartikel in einer Menge im Bereich von 0,0001 Gew.-% bis 5 Gew.-%, insbesondere im Bereich von 0,001 Gew.-% bis 4 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 0,005 Gew.-% bis 3 Gew.-%, bevorzugt im Bereich von 0,01 Gew.-% bis 2,5 Gew.-%, bezogen auf die Basisrezeptur, enthalten.
Weiterhin kommt auch den jeweiligen Gewichtsverhältnissen der erfindungsgemäß eingesetzten Bestandteile in Form der Kohlenstofffasern, Graphitpartikel bzw. Rußpartikel im Hinblick auf die Ausbildung einer definierten elektrischen Leitfähigkeit eine Bedeutung zu. Auf Basis speziell eingestellter Gewichtsverhält nisse kann die in dem unter Verwendung der Basisrezeptur nach der Erfindung hergestellten Bauteil, insbesondere Betonbauteil, vorliegende elektrisch leitfähige Struktur weiterführend optimiert werden, beispielsweise was das zuvor angeführte Auffüllen von Lücken zwischen den Kohlenstofffasern durch Graphitpartikel bzw. Rußpartikel anbelangt.
So kann es erfindungsgemäß insbesondere vorgesehen sein, dass die Basisrezeptur die Graphitpartikel und die Kohlenstofffasern in einem Gewichtsverhältnis von Graphitpartikeln zu Kohlenstofffasern [Graphitparti kel : Kohlenstofffasern] im Bereich von 1 .500 : 1 bis 1 : 5, insbesondere im Bereich von 1.000 : 1 bis 1 : 1 , vorzugsweise im Bereich von 500 : 1 bis 2 : 1 , bevorzugt im Bereich von 300 : 1 bis 3 : 1 , enthält. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es dabei von Vorteil, wenn die Basisrezeptur die Graphitpartikel und die Kohlenstofffasern in einem Gewichtsverhältnis von Graphitpartikeln zu Kohlenstofffasern [Graphitpartikel : Kohlenstofffasern] von größer 1 , insbesondere größer 1 ,5, vorzugsweise größer 2, enthält.
Darüber hinaus kann die Basisrezeptur die Rußpartikel und die Kohlenstofffasern in einem Gewichtsverhältnis von Rußpartikeln zu Kohlenstofffasern [Rußpartikel : Kohlenstofffasern] im Bereich von 50 : 1 bis 1 : 500, insbesondere im Bereich von 10 : 1 bis 1 : 300, vorzugsweise im Bereich von 7 : 1 bis 1 : 150, bevorzugt im Bereich von 5 : 1 bis 1 : 100, enthalten.
Zudem kann die Basisrezeptur die Graphitpartikel und die Rußpartikel in einem Gewichtsverhältnis von Graphitpartikeln zu Rußpartikeln [Graphit partikel : Rußpartikel] im Bereich von 500 : 1 bis 1 : 2, insbesondere im Bereich von 200 : 1 bis 1 : 1 , vorzugsweise im Bereich von 100 : 1 bis 1 ,5 : 1 , bevorzugt im Bereich von 10 : 1 bis 2 : 1 , besonders bevorzugt im Bereich von 6 : 1 bis 3 : 1 , enthalten.
Erfindungsgemäß hat es sich zudem von Vorteil erwiesen, wenn die Kohlenstofffasern eine absolute Faserlänge im Bereich von 0,4 mm bis 16 mm, insbesondere im Bereich von 0,9 mm bis 11 mm, vorzugsweise im Bereich von 1 ,5 mm bis 9 mm, bevorzugt im Bereich von 2 mm bis 8 mm, aufweisen. Gemäß einer erfindungsgemäß bevorzugten Ausführungsform weisen die Kohlenstofffa sern eine absolute Faserlänge von etwa 3 mm oder von etwa 6 mm auf. In Bezug auf die erfindungsgemäße Basisrezeptur kann in diesem Zusammenhang auch eine Mischung auf Basis von Kohlenstofffasern mit einer absoluten Faserlänge von etwa 3 mm und Kohlenstofffasern mit einer absoluten Faserlänge von etwa 6 mm eingesetzt werden. Insbesondere können die Kohlenstofffasern eine mittlere Faserlänge, insbesondere eine mittlere Faserlänge D50, im Bereich von 0,5 mm bis 15 mm, insbesondere im Bereich von 1 mm bis 10 mm, vorzugsweise im Bereich von 2 mm bis 8 mm, bevorzugt im Bereich von 2,5 mm bis 7 mm, aufweisen. Auch diesbezüglich hat es sich von Vorteil erwiesen, wenn die Kohlenstofffasern eine mittlere Faserlänge, insbesondere eine mittlere Faserlänge D50, von etwa 3 mm oder von etwa 6 mm, aufweisen. Dabei kann auch eine entsprechende Mischung eingesetzt werden.
Kohlenstofffasern mit den zuvor angeführten Faserlängen können insbesondere durch Schneiden zugrundeliegender Kohlenstofffäden erhalten werden. Insbesondere kann es sich bei den zuvor genannten Kohlenstofffasern um geschnittene Kohlenstofffasern handeln.
Darüber hinaus können die erfindungsgemäß eingesetzten Kohlenstofffasern einen absoluten Faserdurchmesser im Bereich von 4 pm bis 42 miti, insbesondere im Bereich von 7 pm bis 27 pm, vorzugsweise im Bereich von 9 pm bis 22 pm, aufweisen. Zudem können die Kohlenstofffasern einen mittleren Faserdurch messer, insbesondere mittleren Faserdurchmesser D50, im Bereich von 5 pm bis 40 pm, insbesondere im Bereich von 8 pm bis 25 pm, vorzugsweise im Bereich von 10 pm bis 20 pm, aufweisen.
Hinsichtlich der der erfindungsgemäß eingesetzten Kohlenstofffasern zugrundeliegenden Faserlänge und dem Faserdurchmesser hat es sich gleichermaßen als vorteilhaft erwiesen, wenn hierbei ein spezielles Verhältnis vorliegt: So kann es erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass die Kohlenstofffasern ein Aspektverhältnis, berechnet als Verhältnis von Faserlänge zu Faserdurch messer und bezogen auf eine Einzelfaser, im Bereich von 2 bis 4.000, insbesondere im Bereich von 5 bis 3.000, vorzugsweise im Bereich von 10 bis 2.000, bevorzugt im Bereich von 100 bis 1.500, aufweisen.
Weiterhin können die Kohlenstofffasern eine Dichte im Bereich von 0,5 g/cm3 bis 5 g/cm3, insbesondere im Bereich von 0,8 g/cm3 bis 4 g/cm3, vorzugsweise im Bereich von 1 g/cm3 bis 3 g/cm3, bevorzugt im Bereich von 1 ,2 g/cm3 bis 2,5 g/cm3, besonders bevorzugt im Bereich von 1 ,4 g/cm3 bis 2 g/cm3, aufweisen. Zudem können die Kohlenstofffasern eine Schüttdichte im Bereich von 5 g/l bis 800 g/l, insbesondere im Bereich von 7,5 g/l bis 600 g/l, vorzugsweise im Bereich von 10 g/l bis 500 g/l, aufweisen. Weiterhin ist auch die mechanische Festigkeit der erfindungsgemäß eingesetzten Kohlenstofffasern von Bedeutung: So kann es erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass die Kohlenstofffasern eine Zugfestigkeit im Bereich von 0,2 GPa bis 10 GPa, insbesondere im Bereich von 0,5 GPa bis 8 GPa, vorzugsweise im Bereich von 0,7 GPa bis 6 GPa, aufweisen. Zudem können die Kohlenstofffasern ein Zug-E- Modul (Elastizitätsmodul) im Bereich von 10 GPa bis 500 GPa, insbesondere im Bereich von 20 GPa bis 400 GPa, vorzugsweise im Bereich von 30 GPa bis 300 GPa, aufweisen. Die Bestimmung der angeführten Festigkeitseigenschaften kann insbesondere gemäß der ASTM C1557 erfolgen.
Zudem sollten die Kohlenstofffasern eine definierte Bruchdehnung aufweisen. Erfindungsgemäß kann es vorgesehen sein, dass die Kohlenstofffasern eine Bruchdehnung im Bereich von 0,5 % bis 5 %, insbesondere im Bereich von 0,75 % bis 4 %, vorzugsweise im Bereich von 1 % bis 3 %, aufweisen. Die Bestimmung der Bruchdehnung kann insbesondere gemäß der DIN EN ISO 5079 erfolgen.
Die zuvor genannten Festigkeitseigenschaften der erfindungsgemäß bevorzugt eingesetzten Kohlenstofffasern gehen mit dem Vorteil einher, dass das resultierende Bauteil, insbesondere Betonbauteil, trotz Inkorporation der entsprechenden Komponenten weiterhin eine hohe mechanische Festigkeit bzw. Stabilität aufweist. Folglich geht die Inkorporation der angeführten Kohlenstoff fasern in die (Beton-)Matrix nicht mit einer übermäßigen Destabilisierung des resultierenden Bauteils einher. Vielmehr können die eingesetzten Kohlenstofffasern sogar zu einer Verbesserung insbesondere der Biegefestigkeit der resultierenden Bauteile führen, und dies bei gleichzeitiger Bereitstellung einer definierten elektrischen Leitfähigkeit.
Erfindungsgemäß hat es sich zudem als vorteilhaft erwiesen, wenn die Kohlenstofffasern einen bestimmten Kohlenstoffgehalt aufweisen. In diesem Zusammenhang kann es erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass die Kohlenstofffasern einen Kohlenstoffgehalt von mindestens 90 Gew.-%, insbesondere mindestens 92 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 94 Gew.-%, bevorzugt mindestens 95 Gew.-%, bezogen auf die Kohlenstofffasern, aufweisen. Hierdurch liegt in Bezug auf die Kohlenstofffasern selbst eine hohe Homogenität vor, was auch zu definierten elektrischen Leitfähigkeitseigenschaften sowie zu einer definierten mechanischen Festigkeit der Kohlenstofffasern selbst führt. Gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform kann es zudem vorgesehen sein, dass die Basisrezeptur und/oder die Komponente (A) zudem gemahlene bzw. gehäckselte, insbesondere gemahlene, Kohlenstofffasern (Zusatzkohlenstofffa sern) enthält.
Was die gemahlenen bzw. gehäckselten Kohlenstofffasern anbelangt, so können diese im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine elektrische Leitfähigkeit, insbesondere spezifische elektrische Leitfähigkeit, im Bereich von 0,1 S/cm bis 10.000 S/cm, insbesondere im Bereich von 0,2 S/cm bis 2.000 S/cm, vorzugsweise im Bereich von 0,35 S/cm bis 1.000 S/cm, bevorzugt im Bereich von 0,4 S/cm bis 700 S/cm, insbesondere bezogen auf eine Einzelfaser (Einzelfilament), aufweisen.
Entsprechend können die gemahlenen bzw. gehäckselten Kohlenstofffasern einen elektrischen Widerstand, insbesondere spezifischen elektrischen Widerstand, im Bereich von 0,0001 W-cm bis 10 Q cm, insbesondere im Bereich von 0,0005 W-cm bis 5 W-crn, vorzugsweise im Bereich von 0,001 W-cm bis 3 W-crn, bevorzugt im Bereich von 0,0015 W-cm bis 2,5 W-ati, insbesondere bezogen auf eine Einzelfaser (Einzelfilament), aufweisen.
Im Allgemeinen zeichnen sich die gemahlenen bzw. gehäckselten Kohlenstofffasern durch eine geringere Faserlänge im Vergleich zu den zuvor angeführten, insbesondere geschnittenen Kohlenstofffasern aus: So ist es erfindungsgemäß insbesondere vorgesehen, dass die gemahlenen bzw. gehäckselten Kohlenstofffasern eine absolute Faserlänge im Bereich von 0,4 pm bis 1.100 pm, insbesondere im Bereich von 0,7 pm bis 950 pm, vorzugsweise im Bereich von 0,9 pm bis 850 pm, aufweisen.
Insbesondere können die gemahlenen bzw. gehäckselten Kohlenstofffasern eine mittlere Faserlänge, insbesondere eine mittlere Faserlänge D50, im Bereich von 0,5 pm bis 1.000 pm, insbesondere im Bereich von 0,8 pm bis 900 pm, vorzugsweise im Bereich von 1 pm bis 800 pm, aufweisen.
Darüber hinaus können die gemahlenen und/oder gehäckselten Kohlenstofffasern einen absoluten Faserdurchmesser im Bereich von 0,4 pm bis 32 pm, insbesondere im Bereich von 0,6 pm bis 22 pm, vorzugsweise im Bereich von 0,8 pm bis 17 pm, aufweisen. Weiterhin können die gemahlenen bzw. gehäckselten Kohlenstofffasern einen mittleren Faserdurchmesser, insbesondere mittleren Faserdurchmesser D50, im Bereich von 0,5 gm bis 30 gm, insbesondere im Bereich von 0,7 gm bis 20 gm, vorzugsweise im Bereich von 0,9 gm bis 15 gm, aufweisen.
Zudem können die gemahlenen bzw. gehäckselten Kohlenstofffasern ein Aspektverhältnis, berechnet als Verhältnis von Faserlänge zu Faserdurch messer und bezogen auf eine Einzelfaser, im Bereich von 1 bis 100, insbesondere im Bereich von 2 bis 50, aufweisen.
Weiterhin können sich die gegebenenfalls vorgesehenen gemahlenen bzw. gehäckselten Kohlenstofffasern durch folgende Eigenschaften auszeichnen:
So können die gemahlenen bzw. gehäckselten Kohlenstofffasern eine Dichte im Bereich von 0,5 g/cm3 bis 5 g/cm3, insbesondere im Bereich von 0,8 g/cm3 bis 4 g/cm3, vorzugsweise im Bereich von 1 g/cm3 bis 3 g/cm3, bevorzugt im Bereich von 1 ,2 g/cm3 bis 2,5 g/cm3, besonders bevorzugt im Bereich von 1 ,4 g/cm3 bis 2 g/cm3, aufweisen.
Weiterhin können die gemahlenen bzw. gehäckselten Kohlenstofffasern eine Schüttdichte im Bereich von 10 g/l bis 1.500 g/l, insbesondere im Bereich von 20 g/l bis 1.200 g/l, vorzugsweise im Bereich von 50 g/l bis 1.000 g/l, aufweisen.
Zudem können die gemahlenen bzw. gehäckselten Kohlenstofffasern eine Zugfestigkeit im Bereich von 0,2 GPa bis 10 GPa, insbesondere im Bereich von 0,5 GPa bis 8 GPa, vorzugsweise im Bereich von 0,7 GPa bis 6 GPa, aufweisen.
Darüber hinaus können die gemahlenen bzw. gehäckselten Kohlenstofffasern ein Zug-E-Modul (Elastizitätsmodul) im Bereich von 10 GPa bis 500 GPa, insbesondere im Bereich von 20 GPa bis 400 GPa, vorzugsweise im Bereich von 30 GPa bis 300 GPa, aufweisen.
Zudem können die gemahlenen bzw. gehäckselten Kohlenstofffasern eine Bruchdehnung im Bereich von 0,5 % bis 5 %, insbesondere im Bereich von 0,75 % bis 4 %, vorzugsweise im Bereich von 1 % bis 3 %, aufweisen. Erfindungsgemäß kann es zudem vorgesehen sein, dass die gemahlenen bzw. gehäckselten Kohlenstofffasern einen Kohlenstoffgehalt von mindestens 90 Gew.-%, insbesondere mindestens 92 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 94 Gew.-%, bevorzugt mindestens 95 Gew.-%, bezogen auf die Kohlenstoff- fasern, aufweisen.
Die Komponente (A) kann dabei aus den Kohlenstofffasen sowie den weiteren gemahlenen bzw. gehäckselten Kohlenstofffasern bestehen. Im Allgemeinen kann die Basisrezeptur die gemahlenen und/oder gehäckselten Kohlenstofffasern in einer Menge im Bereich von 0,0001 Gew.-% bis 5 Gew.-%, insbesondere im Bereich von 0,001 Gew.-% bis 2 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 0,01 Gew.-% bis 1 Gew.-%, bezogen auf die Basisrezeptur, enthalten. Was die erfindungsgemäß eingesetzten Kohlenstofffasern im Allgemeinen darüber hinaus anbelangt, kann es erfindungsgemäß insbesondere vorgesehen sein, dass die Kohlenstofffasern bzw. die gemahlenen und/oder gehäckselten Kohlenstofffasern erhältlich bzw. erhalten sind durch Carbonisierung und/oder Graphitierung eines synthetischen Ausgangsmaterials, vorzugsweise Polyacrylnitril (PAN). Insbesondere wird typischerweise vor der Carbonisierung eine Oxidation des Ausgangsmaterials durchgeführt. Derartige Kohlenstofffasern weisen besonders gute Eigenschaften auf. Erfindungsgemäß kann es auch vorgesehen sein, dass die Kohlenstofffasern bzw. die gemahlenen und/oder gehäckselten Kohlenstofffasern, erhältlich sind durch Carbonisierung und/oder Graphitierung von Pech als Ausgangsmaterial.
Gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform kann es zudem vorgesehen sein, dass die Kohlenstofffasern bzw. die gemahlenen und/oder gehäckselten Kohlenstofffasern an ihrer Oberfläche mit mindestens einem Oberflächenmodizierungsmittel, insbesondere zu Verbesserung der Einarbeit- barkeit und/oder Inkorporation der Kohlenstofffasern in hydraulische Bindemittel systeme, ausgerüstet und/oder versehen sind. Insbesondere kann es sich bei dem Oberflächenmodifizierungsmittel um eine filmbildende Substanz handeln. Insbesondere kann es sich erfindungsgemäß derart verhalten, dass die Kohlenstofffasern bzw. die gemahlenen und/oder gehäckselten Kohlenstofffasern geschlichtet sind bzw. mit einer Schlichtung ausgerüstet sind. Diesbezüglich kann mindestens ein Schlichtmittel eingesetzt werden. In diesem Zusammenhang kann das Schlichtmittel ausgewählt sein aus der Gruppe von Polyurethanen, Epoxiden, Glycerin und aromatischen Polymeren sowie deren Kombinationen oder Mischungen.
Durch die Schlichtung bzw. durch den Einsatz eines entsprechenden Oberflächenmodifizierungsmittels kann die Oberfläche der zugrundeliegenden Kohlenstofffasern geglättet werden, wodurch eine bessere Inkorporation in eine vorliegende Matrix, insbesondere auch einhergehend mit einer homogeneren Verteilung der Kohlenstofffasern, erfolgen kann. Durch die Schlichtung bzw. durch das Oberflächenmodifizierungsmittel wird insbesondere die Kompatibilität der Kohlenstofffasern gegenüber den weiteren Bestandteilen der Basisrezeptur bzw. der auf dieser Basis erhaltenen Bindemittelzusammensetzung verbessert, was die Inkorporation auch in Bezug auf eine homogene Verteilung der Fasern in dem resultierenden Bauteil, insbesondere Betonbauteil, verbessert.
Was die erfindungsgemäß verwendeten Kohlenstofffasern anbelangt, so können hierzu markt- bzw. handelsübliche Produkte eingesetzt werden, wie z. B. Donacarbo® S (geschnitten oder gemahlen) der Firma ASK Chemicals GmbH, Deutschland, sowie Sigrafil®, insbesondere Sigrafil® C C6-4.0/240-Serie (geschnitten) bzw. Sigrafil® C M80-Serie (gemahlen) bzw. Sigrafil® C M150-Serie (gemahlen), der Firma SGL Technologies GmbH, Deutschland. Weiterhin können die Produkte Tenax® Short Fiber der Firma Teijin Carbon Europe GmbH sowie CF Trim HT-AN-07 der Firma C.A.R. FiberTec GmbH, Deutschland, eingesetzt werden.
Was darüber hinaus die erfindungsgemäß verwendeten Graphitpartikel anbelangt, so können diese insbesondere die nachfolgend angeführten Eigenschaften aufweisen:
Erfindungsgemäß kann es insbesondere vorgesehen sein, dass die Graphitpartikel synthetisch oder natürlich, insbesondere synthetisch, sind. Erfindungsgemäß kommen somit in bevorzugter weise synthetische Graphitpartikel zum Einsatz. Im Allgemeinen können die Graphitpartikel im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine absolute Teilchengröße im Bereich von 0,05 pm bis 120 gm, insbesondere im Bereich von 0,3 pm bis 110 pm, vorzugsweise im Bereich von 0,5 pm bis 100 pm, bevorzugt im Bereich von 1 ,5 pm bis 90 pm, aufweisen. Insbesondere können die Graphitpartikel eine mittlere Teilchengröße, insbesondere eine mittlere Teilchengröße D50, im Bereich von 0,1 pm bis 100 pm, insbesondere im Bereich von 0,5 pm bis 80 pm, vorzugsweise im Bereich von 1 pm bis 50 pm, bevorzugt im Bereich von 2 pm bis 40 pm, aufweisen. Die vorgenannten Teilchengrößen gehen insbesondere auch mit einer optimierten Inkorporation der Graphitpartikel in die auf Basis der erfindungsgemäßen Basisrezeptur erhältliche Bindemittelzusammen setzung bzw. der resultierenden Bauteile, insbesondere Betonbauteile einher, und zwar auch was die Ausbildung einer weiterführend optimierten elektrisch leitfähigen Struktur innerhalb des Bauteils, insbesondere Betonbauteils, im Zusammenspiel mit den Kohlenstofffasern bzw. den Rußpartikeln anbelangt.
Weiterhin können die Graphitpartikel eine spezifische Oberfläche (BET-Oberfläche) im Bereich von 1 m2/g bis 1.000 m2/g, insbesondere im Bereich von 2 m2/g bis 500 m2/g, vorzugsweise im Bereich von 4 m2/g bis 400 m2/g, bevorzugt im Bereich von 5 m2/g bis 300 m2/g, aufweisen.
Die Bestimmung der spezifischen Oberfläche gemäß BET ist dem Fachmann grundsätzlich bekannt. Sämtliche BET-Oberflächenangaben können gemäß der DIN ISO 9277:2003-05 bestimmt werden. Für weitergehende Einzelheiten zur Bestimmung der BET-Oberfläche bzw. zu der BET-Methode kann auf Römpp Chemielexikon, 10. Auflage, Georg Thieme-Verlag, Stuttgart/New York, Stichwort: "BET-Methode", einschließlich der dort referierten Literatur, und auf Winnacker- Küchler (3. Auflage), Band 7, Seiten 93 ff., sowie auf Z. Anal. Chem., 238, Seiten 187-193 (1968), verwiesen werden. Zudem kann verwiesen werden auf die wissenschaftliche Publikation gemäß S. Brunnauer, P. H. Emmett, E. Teller: "Adsorption of gases on multimolecular layers", Journal of the American Chemical Society, 60, Nr. 2, 1938, Seiten 309 bis 319.
Die Graphitpartikel können zudem folgende Eigenschaften aufweisen:
Die Graphitpartikel können zudem einen Kohlenstoffgehalt von mindestens 80 Gew.-%, insbesondere mindestens 90 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 95 Gew.-%, bevorzugt mindestens 98 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 99 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt mindestens 99,5 Gew.-%, weiter bevorzugt mindestens 99,9 Gew.-%, bezogen auf die Graphitpartikel, aufweisen.
Insbesondere können die Graphitpartikel einen Kohlenstoffgehalt im Bereich von 80 Gew.-% bis 99,999 Gew.-%, insbesondere im Bereich von 90 Gew.-% bis 99,5 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 95 Gew.-% bis 99 Gew.-%, bezogen auf die Graphitpartikel, aufweisen.
Die Graphitpartikel können außerdem eine Stampfdichte im Bereich von 0,4 g/cm3 bis 2 g/cm3, insbesondere im Bereich von 0,6 g/cm3 bis 1 ,5 g/cm3, vorzugsweise im Bereich von 0,7 g/cm3 bis 1 ,2 g/cm3, aufweisen. Die Stampfdichte kann insbesondere gemäß der DIN EN ISO 787-11 bestimmt werden.
Hinsichtlich der zuvor angeführten Graphitpartikel können markt- bzw. handelsübliche Produkte verwendet werden, wie Grafit® AL 0699, Grafit® GHL 1660 bzw. Grafit® FL 0899 der Firma Grafitbergbau Kaisersberg GmbH, Österreich, sowie Mechano-Lube® 1 P9 bzw. Mechano-Lube® 3P2 der Firma H.C. Carbon GmbH, Deutschland, sowie GraphTherm® 23/99.9 oder GraphCond® 15/95 der Firma Georg H. Luh GmbH, Deutschland.
Darüber hinaus können die erfindungsgemäß eingesetzten Rußpartikel insbesondere die folgenden Eigenschaften aufweisen:
Im Allgemeinen können die Rußpartikel eine absolute Teilchengröße im Bereich von 8 nm bis 82 nm, insbesondere im Bereich von 12 nm bis 72 nm, vorzugsweise im Bereich von 12 nm bis 47 nm, bevorzugt im Bereich von 18 nm bis 32 nm, aufweisen. Insbesondere können die Rußpartikel eine mittlere Teilchengröße, insbesondere eine mittlere Teilchengröße D50, im Bereich von 10 nm bis 80 nm, insbesondere im Bereich von 15 nm bis 70 nm, vorzugsweise im Bereich von 15 nm bis 45 nm, bevorzugt im Bereich von 20 nm bis 30 nm, aufweisen. Was die zuvor angeführten Teilchengrößen anbelangt, so gehen diese insbesondere mit einer optimierten Integration der Rußpartikel in Bezug auf das resultierende Bauteil, insbesondere Betonbau teil, einher, wobei die Rußpartikel insbesondere die zwischen den Kohlen stofffasern bzw. Graphitpartikeln vorliegenden Lücken auffüllen. Darüber hinaus können die Rußpartikel eine spezifische Oberfläche (BET- Oberfläche) im Bereich von 50 m2/g bis 1.000 m2/g, insbesondere im Bereich von 80 m2/g bis 650 m2/g, vorzugsweise im Bereich von 90 m2/g bis 250 m2/g, bevorzugt im Bereich von 105 m2/g bis 150 m2/g, aufweisen. Gleichermaßen können die Rußpartikel eine STASA-Oberfläche (Statistische Dicke- Oberfläche) im Bereich von 10 m2/g bis 500 m2/g, insbesondere im Bereich von 30 m2/g bis 400 m2/g, vorzugsweise im Bereich von 50 m2/g bis 250 m2/g, bevorzugt im Bereich von 70 m2/g bis 150 m2/g, aufweisen. Diesbezüglich kann auch auf die ASTM D6556 verwiesen werden.
Darüber hinaus können die Rußpartikel eine Ölabsorption im Bereich von 50 ml/100g bis 1.000 ml/100g, insbesondere im Bereich von 80 ml/100g bis 420 ml/100g, vorzugsweise im Bereich von 100 ml/100g bis 250 ml/100g, bevorzugt im Bereich von 110 ml/100g bis 200 ml/100g, besonders bevorzugt im Bereich von 115 ml/100g bis 150 ml/100g, aufweisen. Die Öladsorptions zahl (0/7 Adsorption Number OAN) kann insbesondere auf Basis der ASTM D2414 bestimmt werden.
Zudem können die Rußpartikel eine lodzahl im Bereich von 10 mg/g bis 500 mg/g, insbesondere im Bereich von 20 mg/g bis 400 mg/g, vorzugsweise im Bereich von 50 mg/g bis 300 mg/g, bevorzugt im Bereich von 80 mg/g bis 200 mg/g, aufweisen. Diesbezüglich kann auf die ASTM D1510 verwiesen werden.
Die Rußpartikel können weiterhin einen Aschegehalt von höchstens 1 ,5 Gew.-%, insbesondere höchstens 1 Gew.-%, vorzugsweise höchstens 0,8 Gew.-%, bevorzugt höchstens 0,5 Gew.-%, aufweisen. In diesem Zusammenhang kann auf die ASTM D1619 verwiesen werden.
Im Hinblick auf die erfindungsgemäß eingesetzten Rußpartikel können markt- bzw. handelsübliche Produkte verwendet werden, wie Raven® P der Firma Aditya Birla Group (Birla Carbon). Zudem können die Produkte Chezacarb® A der Firma Unipetrol GmbH, Deutschland, sowie Printex® XE-2B der Firma Orion Engineered Carbon, Deutschland, und Vulcan® XC72 der Firma Cabot Corp, Lettland, sowie weiterhin Super P® der Firma Imersys Graphite & Carbon, Schweiz, erfindungsgemäß eingesetzt werden. Was weiterhin das erfindungsgemäß eingesetzte hydraulische Bindemittel anbelangt, so handelt es sich hierbei, wie zuvor angeführt, insbesondere um Zement.
In diesem Zusammenhang kann das hydraulische Bindemittel in Form von Zement ausgewählt sein aus der Gruppe von Portlandzement, Portlandkompositzement, Hochofenzement, Puzzolanzemente und Kompositzement sowie deren Mischungen oder Kombinationen, vorzugsweise Portlandzement.
Die Menge des hydraulischen Bindemittels, insbesondere Zements, in der erfindungsgemäßen Basisrezeptur kann dabei in großen Bereichen variieren. Erfindungsgemäß ist es jedoch bevorzugt, wenn die Basisrezeptur das hydraulische Bindemittel in einer Menge im Bereich von von 2 Gew.-% bis 60 Gew.-%, insbesondere im Bereich von 5 Gew.-% bis 50 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 7,5 Gew.-% bis 40 Gew.-%, bevorzugt im Bereich von 10 Gew.-% bis 35 Gew.-%, bezogen auf die Basisrezeptur, enthält.
Für weitere Ausführungen zu hydraulischen Bindemitteln bzw. Zementen kann auf die DIN EN 197-1 bzw. auf die DIN EN 14216 : 2015 verwiesen werden.
Erfindungsgemäß kann es weiterhin vorgesehen sein, dass die Basisrezeptur mindestens ein Additiv enthält, wobei das Additiv ausgewählt ist aus der Gruppe von Zusatzmitteln, insbesondere Betonzusatzmitteln; Zusatzstoffen, insbesondere Betonzusatzstoffen; und Zuschlägen, insbesondere Betonzuschlägen, sowie deren Mischungen oder Kombinationen.
In diesem Zusammenhang kann es erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass die Basisrezeptur mindestens ein Zusatzmittel, insbesondere Betonzusatzmittel, enthält.
Betonzusatzmittel können im Rahmen der vorliegenden Erfindung im Allgemeinen eingesetzt werden, um insbesondere durch chemische bzw. physikalische Wirkung bestimmte Eigenschaften der unter Verwendung der erfindungsgemäßen Basisrezeptur hergestellten bzw. angesetzten Bindemittelzusammensetzung bzw. des Frischbetons gezielt einzustellen bzw. vorzugeben, beispielsweise im Hinblick auf die Verarbeitbarkeit, sowie das Abbinde- bzw. Aushärtungsverhalten. Insbesondere können auch die Eigenschaften des resultierenden Bauteils, insbesondere Betonbauteils, vorgegeben bzw. eingestellt werden, beispielsweise was dessen Frostwiderstand oder dergleichen anbelangt.
Im Allgemeinen können Zusatzmittel, insbesondere Betonzusatzmittel, in flüssiger oder fester bzw. trockener Form zugegeben werden, beispielsweise in Form von Pulvern oder Granulaten.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann das Zusatzmittel, insbesondere Betonzusatzmittel, insbesondere ausgewählt sein aus der Gruppe von Betonverflüssigern, Fließmitteln, Luftporenbildnern, Lichtungsmitteln, Verzögerern, Erhärtungsbeschleunigern, Erstarrungsbeschleunigern, Stabilisierern, Viskositäts- modifizierern, Chromatreduzierern, Recyclinghilfen, Schaumbildnern, Sedimenta- tionsreduzierern, Passivatoren und Schwindreduzierern sowie deren Mischungen oder Kombinationen, insbesondere ausgewählt aus der Gruppe von Beton verflüssigern, Fließmitteln, Luftporenbildnern, Dichtungsmitteln, Verzögerern, Erhärtungsbeschleunigern, Erstarrungsbeschleunigern, Stabilisierern und Viskositätsmodifizierern sowie deren Mischungen oder Kombinationen. Als Fließmittel können beispielsweise die Produkte SKY® 643 MasterGlenium bzw. SKY® 519 MasterGlenium der Firma BASF sowie Alphalith Hyperflow 2060 der Firma Rhein Chemotechnik eingesetzt werden. Weiterhin können die Produkte Adva® Flow 342 der Firma Grace Bauprodukte GmbH, Deutschland, sowie Sika® Viscocrete 4077 der Firma Sika Deutschland GmbH und TM ON-S 2000 der Firma Tillmann B.V., Niederlande, verwendet werden.
Erfindungsgemäß kann die Basisrezeptur das Zusatzmittel, insbesondere Betonzusatzmittel, in einer Menge im Bereich von 0,0001 Gew.-% bis 10 Gew.-%, insbesondere im Bereich von 0,001 Gew.-% bis 8 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 0,01 Gew.-% bis 5 Gew.-%, bevorzugt im Bereich von 0,05 Gew.-% bis 3 Gew.-%, besonders bevorzugt im Bereich von 0,1 Gew.-% bis 2,5 Gew.-%, bezogen auf die Basisrezeptur, enthalten.
Darüber hinaus kann die Basisrezeptur nach der Erfindung mindestens einen Zusatzstoff, insbesondere Betonzusatzstoff, enthalten.
Für weitere Informationen zu den angeführten Zusatzmitteln, insbesondere Betonzusatzmitteln, kann insbesondere auf die DIN EN 206-1 sowie auf die DIN 1045-2:2008 sowie auf die DIN EN 934 verwiesen werden. Bei den erfindungsgemäß einsetzbaren Zusatzstoffen, insbesondere Betonzusatz stoffen, handelt es sich im Allgemeinen um feste Stoffe, welche für die Basisrezeptur eingesetzt werden und welche nachfolgend in dem resultierenden Bauteil, insbesondere Betonbauteil, vorzugsweise in fein verteilter Form vorliegen und welche bestimmte Eigenschaften des resultierenden Bauteils, insbesondere Betonbauteils, beeinflussen bzw. vorgeben. Insbesondere können auch die Verarbeitbarkeitseigenschaften des Frischbetons, welcher auf Basis der erfindungsgemäßen Basisrezeptur bzw. der nachfolgend noch beschriebenen Bindemittelzusammensetzung, erhalten werden kann, vorgegeben bzw. eingestellt werden. Beispielsweise kann unter Verwendung von Zusatzstoffen die Festigkeit bzw. (Wasser-)Dichtigkeit eines resultierenden Bauteils, insbesondere Betonbauteils, eingestellt werden.
Erfindungsgemäß kann es insbesondere vorgesehen sein, dass der Zusatzstoff, insbesondere Betonzusatzstoff, ausgewählt ist aus der Gruppe von inaktiven Zusatzstoffen, puzzolanischen Zusatzstoffen, latent hydraulischen Zusatzstoffen und organischen Zusatzstoffen sowie deren Mischungen oder Kombinationen.
Insbesondere kann der Zusatzstoff, insbesondere Betonzusatzstoff, im Rahmen der vorliegenden Erfindung ausgewählt sein aus der Gruppe von Gesteinsmehlen, Pigmenten, Trass, Hochofenschlacken, Bentoniten, Flugasche, Hüttensandmehl, Silikastaub und Silikasuspensionen sowie deren Mischungen oder Kombinationen, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe von Gesteinsmehlen, Pigmenten, Trass, Hochofenschlacken, Bentoniten, Flugasche und Hüttensandmehl sowie deren Mischungen oder Kombinationen.
Im Allgemeinen kann die Basisrezeptur nach der Erfindung den Zusatzstoff, insbesondere Betonzusatzstoff, in einer Menge im Bereich von 0,1 Gew.-% bis 45 Gew.-%, insbesondere im Bereich von 0,5 Gew.-% bis 40 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 1 Gew.-% bis 35 Gew.-%, bevorzugt im Bereich von 1 ,5 Gew.-% bis 30 Gew.-%, besonders bevorzugt im Bereich von 2 Gew.-% bis 25 Gew.-%, bezogen auf die Basisrezeptur, enthalten.
Im Hinblick auf die erfindungsgemäß verwendbaren Zusatzstoffe, insbesondere Betonzusatzstoffe, kann auch auf die DIN EN 206-1 sowie auf die DIN 1045-2:2008 verwiesen werden. Weiterhin kann die Basisrezeptur nach der Erfindung darüber hinaus mindestens einen Zuschlag, insbesondere Betonzuschlag (Gesteinskörnung), enthalten.
Im Allgemeinen wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung unter dem Begriff "Zuschlag" bzw. "Betonzuschlag" (synonym auch als "Gesteinskörnung" bezeichnet) ein körniges Material verstanden, welches mit Wasser und dem hydraulischen Bindemittel, insbesondere Zement, für die Herstellung des Baustoffs bzw. Betons und somit des Bauteils, insbesondere Betonbauteils, nach der Erfindung, verwendet wird.
Unter einem Zuschlag, insbesondere Betonzuschlag (Gesteinskörnung), wird insbesondere ein körniges Material verstanden, wie Kies, Sand oder dergleichen.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann der Zuschlag, insbesondere Betonzuschlag, ein natürliches oder künstliches, vorzugsweise natürliches, Gestein sein. Zudem kann der Zuschlag, insbesondere Betonzuschlag, ein dichtes oder poriges, insbesondere dichtes, Gestein sein. Diesbezüglich kann das Gestein insbesondere körnig ausgebildet sein.
Im Allgemeinen kann der Zuschlag, insbesondere Betonzuschlag, eine Körnung und/oder Korngrößen im Bereich von größer 0 mm bis 32 mm aufweisen.
Erfindungsgemäß kann der Zuschlag, insbesondere Betonzuschlag, beispielsweise ausgewählt sein aus der Gruppe von feinen Gesteinskörnungen, insbesondere mit den Korngruppen [mm] 0/1 , 0/2 und/oder 0/4; groben Gesteinskörnungen, insbesondere mit den Korngruppen [mm] 2/8, 4/8, 8/16, 16/32, 4/32 und/oder 8/22; und Korngemischen, insbesondere mit den Korngruppen [mm] 0/22 und/oder 0/32; sowie deren Mischungen oder Kombinationen. In bevorzugter Weise kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung der Zuschlag, insbesondere Betonzuschlag, in Form der Korngruppen 0/2, 2/8 und/oder 8/16 eingesetzt werden.
Bei dem erfindungsgemäß eingesetzten Zuschlag, insbesondere Betonzuschlag, kann es sich beispielsweise um Flusskies bzw. -sand, Grubenkies bzw. -sand, -splitt, -Schotter und deren Mischungen oder Kombinationen handeln. Weiterhin können grundsätzlich auch Metallschlacken, Klinkerbruch sowie darüber hinaus auch weitere Fasern, wie Glasfasern oder dergleichen, eingesetzt werden. Grundsätzlich können auch Zuschläge, insbesondere Betonzuschläge, auf Basis von Baryt, Magnetit, Hämatit, Schwermetallschlacken, Feinsand, Lavakies und -sand, Bimsstein, Kieselgur, Tuffen, Holzfasern, -spänen, -wolle, -mehl, Blähglimmer, -ton, -perliten, Schiefern, Flugasche, Müllschlacke, Schaumkunststoff oder dergleichen bzw. diesbezügliche Mischungen oder Kombinationen eingesetzt werden.
Im Allgemeinen kann die erfindungsgemäße Basisrezeptur den Zuschlag, insbesondere Betonzuschlag (Gesteinskörnung), in einer Menge im Bereich von 5 Gew.-% bis 98 Gew.-%, insbesondere im Bereich von 10 Gew.-% bis 95 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 20 Gew.-% bis 93 Gew.-%, bevorzugt im Bereich von 30 Gew.-% bis 90 Gew.-%, besonders bevorzugt im Bereich von 40 Gew.-% bis 85 Gew.-%, bezogen auf die Basisrezeptur, enthalten.
Im Hinblick auf die Zusatzmittel, insbesondere Betonzusatzmittel, kann auch verwiesen werden auf die DIN 1045-2:2008, DIN EN 206-1 sowie auf die DIN EN 12620 bzw. DIN EN 13055-1. Hinsichtlich der Kornzusammensetzungen kann insbesondere verwiesen werden auf die DIN EN 933 (Teil 1 bzw. 2). Weiterhin kann zu den angeführten Körnungen auch auf die DIN 4226 verwiesen werden.
Was die Basisrezeptur nach der Erfindung darüber hinaus anbelangt, so kann diese gemäß einer erfindungsgemäß bevorzugten Ausführungsform in Form von räumlich getrennten, aber funktional zusammenhängenden Bestandteilen bzw. als Kit (Kit-of-parts) vorliegen. Erfindungsgemäß kann es somit vorgesehen sein, dass die Komponenten bzw. Bestandteile voneinander räumlich getrennt vorliegen, aber funktional im Zusammenhang zueinander stehen, beispielsweise im Hinblick auf die Ausbildung einer Bindemittelzusammensetzung oder dergleichen unter Zusammenführen der angeführten Komponenten bzw. Bestandteile.
So kann beispielsweise die erste Komponente (A), welche die Kohlenstofffasern umfasst bzw. hieraus besteht, in räumlich getrennter, aber funktional zusammenhängender Form zu den weitere Bestandteilen der Basisrezeptur vorliegen.
Insbesondere können die erste Komponente (A), welche die Kohlenstofffasern aufweist bzw. hieraus besteht, und die zweite Komponente (B), welche Graphitpartikel und/oder Rußpartikel, insbesondere Graphitpartikel, gegebenenfalls zusammen mit Rußpartikeln, vorzugsweise Graphitpartikel und Rußpartikel, aufweist, zueinander und/oder jeweils zu dem weitere Bestandteile in räumlich getrennter, aber funktional zusammenhängender Form vorliegen.
Insbesondere kann es sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung derart verhalten, dass vorzugsweise die zweite Komponente (B), welche Graphitpartikel und/oder Rußpartikel, insbesondere Graphitpartikel, gegebenenfalls zusammen mit Rußpartikeln, vorzugsweise Graphitpartikel und Rußpartikel, aufweist, räumlich getrennt, aber funktional zu den weiteren Bestandteilen vorliegt. Wie nachfolgend noch angeführt, verhält es sich für die zweite Komponente (B) insbesondere derart, dass diese in Form einer insbesondere wässrigen Dispersion bzw. Suspension vorliegt, so dass diese individuell bzw. im Rahmen der Zusammenführung mit den weiteren Bestandteilen zum Erhalt der hydraulischen Bindemittelzusammen setzung, wie nachfolgend definiert, eingebracht werden bzw. den weiteren Bestandteile zugeführt bzw. hiermit vermischt werden kann.
Insbesondere kann es im Rahmen der vorliegenden Erfindung insgesamt vorgesehen sein, dass die Basisrezeptur die Komponente (A) und die Komponente (B) in Form von räumlich getrennten, aber funktional zusammenhängenden Bestandteilen und/oder als Kit (Kit-of-parts) enthält.
Die erfindungsgemäße Konzeption geht dabei mit dem zentralen Vorteil einher, dass die Komponenten weiterführend individuell aufeinander abgestimmt werden können, wobei gleichzeitig eine optimierte Einarbeitung bzw. Inkorporation insbesondere der Komponente (A) bzw. der Komponente (B) ermöglicht wird, beispielsweise bei der Herstellung der unter Verwendung der erfindungsgemäßen Basisrezeptur erhältlichen Bindemittelzusammensetzung nach der Erfindung. In diesem Zusammenhang hat die Anmelderin überraschend gefunden, dass die Bestandteile bzw. Inhaltsstoffe der Komponente (B) in Form der Graphitpartikel und/oder Rußpartikel besonders gut und gleichmäßig in die resultierende Bindemittelzusammensetzung eingearbeitet werden können, was mit entsprechend verbesserten Produkteigenschaften auch des resultierenden Bauteils, insbesondere Betonbauteils, einhergeht. So weist das erfindungsgemäße Bauteil auch von daher definierte Eigenschaften hinsichtlich seiner elektrischen Leitfähigkeit auf. Wie nachfolgend noch im Detail angeführt, liegt die Komponente (B) insbesondere als wässrige bzw. wässrig-basierte Dispersion, vorzugsweise als wässrige bzw. wässrig-basierte Suspension, vor, welche beispielsweise bei der Herstellung der unter Verwendung der Basisrezeptur nach der Erfindung erhältlichen Bindemittelzusammensetzung zu den weiteren Komponenten zugegeben werden kann, was die Dosierung und homogene Einarbeitung der Komponente (B) entsprechend verbessert, wie zuvor angeführt.
Erfindungsgemäß kann es grundsätzlich vorgesehen sein, dass die von den Komponenten (A) bzw. (B) verschiedenen Bestandteile der Basisrezeptur in zusammengeführter Form, beispielsweise als Mischung, insbesondere Trockenmischung, vorliegen. Grundsätzlich kann auch die Komponente (A) Bestandteil einer derartigen Mischung sein bzw. mit den von der Komponente (B) verschiedenen Bestandteilen der Basisrezeptur in zusammengeführter Form, insbesondere als Mischung, vorliegen, auch wenn dies erfindungsgemäß weniger bevorzugt ist. Erfindungsgemäß ist es insbesondere von Vorteil, wenn die Komponenten bzw. Bestandteile im Rahmen der Herstellung bzw. Bereitstellung der nachfolgend noch definierten Bindemittelzusammensetzung zusammengeführt werden.
Was die weiteren, insbesondere von der Komponente (B) verschiedenen Bestandteile, wie Zuschlagstoffe, Zusatzmittel bzw. Zuschlagsstoffe oder dergleichen anbelangt, so können diese, unabhängig voneinander, in trockener Form bzw. in Masse vorliegen, insbesondere gleichermaßen in Form von räumlich getrennten, aber funktional zusammenhängenden Bestandteilen oder aber zusammengeführt als entsprechende Mischung, insbesondere Trockenmischung.
Darüber hinaus kann auch die Komponente (A) in trockener Form bzw. als Trockenmischung bzw. in Masse vorliegen. Auch in diesem Zusammenhang kann die Komponente (A) in Form eines von den weiteren Bestandteilen bzw. der Komponente (B) räumlich getrennter aber funktional mit den weiteren Bestandteilen zusammenhängender Bestandteil bzw. Komponente ausgebildet sein.
Die Begriffe "in trockener Form" bzw. "Trockenmischung" beziehen sich dabei insbesondere auf einen (Rest-)Wassergehalt von weniger als 10 Gew.-%, insbesondere weniger als 5 Gew.-%, vorzugsweise weniger als 3 Gew.-%, bevorzugt weniger als 1 Gew.-%, bezogen auf den jeweiligen Bestandteil bzw. bezogen auf die Komponente (A).
Gemäß einer erfindungsgemäß bevorzugten Ausführungsform besteht die Komponente (A) aus den Kohlenstofffasern bzw. wird zumindest im Wesentlichen vollständig durch die Kohlenstofffasern gebildet. Demgegenüber kann die Komponente (A) aber auch weitere Inhaltsstoffe aufweisen, wie nachfolgend angeführt.
Erfindungsgemäß kann somit die Komponente (A) die Kohlenstofffasern in einer Menge im Bereich von 10 Gew.-% bis 100 Gew.-%, insbesondere im Bereich von 20 Gew.-% bis 99,5 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 30 Gew.-% bis 99 Gew.-%, bevorzugt im Bereich von 50 Gew.-% bis 98 Gew.-%, bezogen auf die Komponente (A), enthalten.
Die Komponente (A) kann gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform mindestens einen weiteren Inhaltsstoff (Zusatzstoff (A)) enthalten, insbesondere in Mischung mit den Kohlenstofffasern. Insbesondere kann der weitere Inhaltsstoff ausgewählt sein aus der Gruppe von Bariumsulfaten, Calciumsulfaten und Eisenoxiden sowie deren Mischungen oder Kombinationen. Diesbezüglich können insbesondere markt- bzw. handelsübliche Produkte verwendet werden (wie Albasoft® 100 der Firma Sachtleben Minerals GmbH & Co. KG, Borrement® CA120 von Borregaard sowie Bayferrox Schwarz 330 von Lanxess Deutschland GmbH). Zudem können die Produkte Bayferrox® (Eisenoxid) bzw. Chromoxide Grün GN der Firma Lanxess AG, Deutschland, sowie Petrolkoks Ranco® 9885 der Firma Richard Anton KG, Deutschland, bzw. Aluminiumhydrosilikat SF Mont der Firma Damolin GmbH, Deutschland, eingesetzt werden.
Die Komponente (A) kann den weiteren Inhaltstoff in einer Menge im Bereich von 0,1 Gew.-% bis 90 Gew.-%, insbesondere im Bereich von 0,5 Gew.-% bis 80 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 1 Gew.-% bis 70 Gew.-%, bevorzugt im Bereich von 2 Gew.-% bis 50 Gew.-%, bezogen auf die Komponente (A), enthalten.
Was darüber hinaus die Komponente (B) der erfindungsgemäßen Basisrezeptur anbelangt, so kann diese gemäß einer erfindungsgemäß besonders bevorzugten Ausführungsform als Dispersion, insbesondere als wässrige und/oder wässrig basierte Dispersion, vorzugsweise als Suspension, bevorzugt wässrig und/oder wässrig basierte Suspension, ausgebildet sein. Grundsätzlich kann die Komponente (B) jedoch auch als Granulat ausgebildet sein, auch wenn die erfindungsgemäß weniger bevorzugt ist. Folglich ist es erfindungsgemäß insbesondere vorgesehen bzw. bevorzugt, dass die Komponente (B) als Dispersion, insbesondere als wässrige und/oder wässrig basierte Dispersion, vorzugsweise als Suspension, bevorzugt wässrig und/oder wässrig basierte Suspension, ausgebildet ist.
In diesem Zusammenhang verhält es sich erfindungsgemäß insbesondere derart, dass die Graphitpartikel und/oder die Rußpartikel, vorzugsweise die Graphitpartikel und die Rußpartikel, in eine kontinuierliche Phase und/oder in mindestens ein Trägermedium, insbesondere Dispersionsmittel, vorzugsweise Solubilisierungs mittel, bevorzugt Wasser, dispergiert bzw. eingebracht sind.
In diesem Zusammenhang kann es insbesondere auch vorgesehen sein, dass als kontinuierliche Phase und/oder Trägermedium, insbesondere als Dispersionsmittel und/oder Solubilisierungsmittel, ein wässrig basiertes Trägermedium, insbesondere Dispersionsmittel, vorzugsweise Solubilisierungsmittel, bevorzugt Wasser, eingesetzt ist. Erfindungsgemäß verhält es sich in diesem Zusammenhang insbesondere derart, dass das Trägermedium, insbesondere das Dispersionsmittel, vorzugsweise das Solubilisierungsmittel, Wasser ist.
Die Bereitstellung der Komponente (B) als Dispersion, insbesondere Suspension, ermöglicht zum einen eine exakte Dosierung der Graphitpartikel bzw. der Rußpartikel sowie eine besonders homogene Inkorporation beispielsweise im Rahmen der Herstellung der Bindemittelzusammensetzung unter Verwendung der erfindungsgemäßen Basisrezeptur, was seinen unmittelbaren Niederschlag gleichermaßen in den Bauteilen, insbesondere Betonbauteilen, findet, und zwar auch im Hinblick auf das Vorliegen speziell eingestellter bzw. vorgegebener elektrischer Leitfähigkeiten, einhergehend mit der Vermeidung von Bereichen mit hohen elektrischen Widerständen bzw. geringen elektrischen Leitfähigkeiten in den resultierenden Bauteilen. Zudem weist die erfindungsgemäß insbesondere als Dispersion bzw. Suspension eingesetzte Komponente (B) eine hohe Stabilität im Hinblick auf die vorliegenden Inhaltsstoffe in Form der Graphitpartikel und/oder der Rußpartikel auf, wobei auch eine unerwünschte vorzeitige Sedimentation bzw. Verklumpung der Graphit- bzw. Rußpartikel unterbunden wird. Dabei kann sich die Komponente (B) insbesondere durch folgende Eigenschaften auszeichnen:
Im Allgemeinen kann die Komponente (B) das wässrig-basierte Trägermedium, insbesondere Dispersionsmittel, vorzugsweise Solubilisie rungsmittel, bevorzugt Wasser, in einer Menge im Bereich von 5 Gew.-% bis 95 Gew.-%, insbesondere im Bereich von 10 Gew.-% bis 90 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 20 Gew.-% bis 80 Gew.-%, bevorzugt im Bereich von 30 Gew.-% bis 75 Gew.-%, besonders bevorzugt im Bereich von 40 Gew.-% bis 70 Gew.-%, weiter bevorzugt im Bereich von 50 Gew.-% bis 65 Gew.-%, bezogen auf die Komponente (B), enthalten.
Insbesondere kann die Komponente (B) die Graphitpartikel in einer Menge im Bereich von 0,02 Gew.-% bis 60 Gew.-%, insbesondere im Bereich von 0,05 Gew.-% bis 55 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 0,25 Gew.-% bis 50 Gew.-%, bevorzugt im Bereich von 0,6 Gew.-% bis 45 Gew.-%, bezogen auf die Komponente (B), enthalten.
Zudem kann die Komponente (B) die Graphitpartikel in einer Menge im Bereich von 20 Gew.-% bis 40 Gew.-%, weiter bevorzugt im Bereich von 25 Gew.-% bis 35 Gew.-%, ganz bevorzugt im Bereich von 28 Gew.-% bis 33 Gew.-%, bezogen auf die Komponente (B), enthalten.
Zudem kann die Komponente (B) die Rußpartikel in einer Menge im Bereich von 0,001 Gew.-% bis 50 Gew.-%, insbesondere im Bereich von 0,01 Gew.-% bis 45 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 0,05 Gew.-% bis 40 Gew.-%, bevorzugt im Bereich von 0,15 Gew.-% bis 40 Gew.-%, bezogen auf die Komponente (B), enthalten.
Zudem kann die Komponente (B) die Rußpartikel in einer Menge im Bereich von 10 Gew.-% bis 40 Gew.-%, bevorzugt im Bereich von 25 Gew.-% bis 40 Gew.-%, besonders bevorzugt im Bereich von 30 Gew.-% bis 35 Gew.-%, bezogen auf die Komponente (B), enthalten.
In diesem Zusammenhang kommt auch dem Mengenverhältnis der Graphitpartikel zu den Rußpartikeln in der insbesondere in Form einer Dispersion, vorzugsweise Suspension, vorliegenden Komponente (B) eine große Bedeutung zu, und zwar auch im Hinblick auf die Stabilität der Dispersion bzw. Suspension. Insbesondere kann es erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass die Komponente (B) die Graphitpartikel und die Rußpartikel in einem Gewichtsverhältnis von Graphitpartikeln zu Rußpartikeln [Graphitpartikel : Rußpartikel] im Bereich von 500 : 1 bis 1 : 2, insbesondere im Bereich von 200 : 1 bis 1 : 1 , vorzugsweise im Bereich von 100 : 1 bis 1 ,5 : 1 , bevorzugt im Bereich von 10 : 1 bis 2 : 1 , besonders bevorzugt im Bereich von 6 : 1 bis 3 : 1 , enthält.
Was die Komponente (B) weiterhin anbelangt, so kann diese mindestens einen weiteren Inhaltsstoff (Zusatzstoff (B)) enthalten.
Insbesondere kann der weitere Inhaltsstoff ausgewählt sein aus der Gruppe von Dispergiermitteln (Dispergatoren, Netzmitteln und/oder Emulgatoren), Verdickungsmitteln (Rheologiemodifizierern), Entschäumern und Konser vierungsmitteln sowie deren Mischungen oder Kombinationen. Diesbezüglich kann die Komponente (B) den weiteren Inhaltstoff in einer Menge im Bereich von 0,001 Gew.-% bis 60 Gew.-%, insbesondere im Bereich von 0,01 Gew.-% bis 50 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 0,1 Gew.-% bis 40 Gew.-%, bevorzugt im Bereich von 1 Gew.-% bis 30 Gew.-%, bezogen auf die Komponente (B), enthalten.
Durch die gezielte Zugabe entsprechender Inhaltsstoffe kann die Komponente (B) in Form einer Dispersion, insbesondere Suspension, beispielsweise weiterführend stabilisiert werden bzw. hinsichtlich ihrer Theologischen Eigenschaften oder dergleichen gezielt eingestellt werden.
Erfindungsgemäß kann es beispielsweise vorgesehen sein, dass die Komponente (B) mindestens ein Dispergiermittel (Dispergator) und/oder Netzmittel und/oder Emulgator insbesondere als weiteren Inhaltsstoff enthält.
Diesbezüglich kann das Dispergiermittel und/oder das Netzmittel ausgewählt sein aus der Gruppe von Naphthalinsulfonsäurederivaten, insbesondere Naphthalin sulfonsäurekondensaten, Ligninsulfonsäurederivaten, insbesondere Ligninsulfon säurekondensaten, Styrolacrylharzen und langkettigen Block(co)polymeren mit pigmentaffinen Gruppen sowie deren Mischungen oder Kombinationen.
Insbesondere kann die Komponente (B) das Dispergiermittel bzw. das Netzmittel in einer Menge im Bereich von 0,01 Gew.-% bis 20 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 0,05 Gew. -% bis 10 Gew.-%, bevorzugt im Bereich von 0,1 Gew. -% bis 5 Gew.-%, bezogen auf die Komponente (B), enthalten. Die vorgenannten Mengenangaben beziehen sich dabei insbesondere auf die gesamte Menge der eingesetzten Dispergiermittel bzw. Netzmittel.
Als diesbezügliche Dispergiermittel bzw. Netzmittel können markt- bzw. handels übliche Produkte eingesetzt werden, wie Vanisperse® CB der Firma Borregaard, Tamol®, insbesondere Tamol® NN 8906, der Firma BASF, Surfaron® A1560N40 der Firma Synthron. Zudem können die Produkte Tego® Dispers 651 der Firma Evonik GmbH, Deutschland, sowie Dispersogen® AN 200 der Firma Clariant, Lucramul® DA 300 der Firma Levaco und Disperbyk® 180 der Firma Byk-Chemie GmbH, Deutschland, eingesetzt werden. Weiterhin kann das markt- bzw. handelsübliche Produkt Joncryl® 8078 der Firma BASF als Dispergier- bzw. Netzmittel eingesetzt werden.
Insbesondere kann die Komponente (B) zudem und insbesondere als weiteren Inhaltsstoff mindestens ein Verdickungsmittel bzw. einen Rheologiemodifizierer enthalten.
In diesem Zusammenhang kann das Verdickungsmittel bzw. der Rheologiemodifi zierer ausgewählt sein aus der Gruppe von Pektinen, Alginaten, Tragacanth, Gummi arabicum, Guargummi, Carrageen, Carboxymethylcellulose, Carboxy- propylcellulose, Polyacrylaten, Polysacchariden sowie deren Mischungen oder Kombinationen, vorzugsweise Polysacchariden, bevorzugt Xanthan. Beispielsweise können die Produkte Ter Gum 400 der Firma Ter Hell, Tylose® H 20 P2 der Firma SE Tylose GmbH & Co KG, Deutschland, sowie Finnfix® G 30 der Firma CP Kelco eingesetzt werden.
Die Komponente (B) kann das Verdickungsmittel bzw. den Rheologiemodifizierer im Allgemeinen in einer Menge im Bereich von 0,01 Gew.-% bis 20 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 0,05 Gew.-% bis 10 Gew.-%, bevorzugt im Bereich von 0,075 Gew.-% bis 5 Gew.-%, bezogen auf die Komponente (B), enthalten.
Zudem kann die Komponente (B) insbesondere als weiteren Inhaltsstoff mindestens einen Entschäumer, insbesondere Polyethylenglykol und/oder dessen Derivate, aufweisen. Hierzu können Mengen im Bereich von 0,001 Gew.-% bis 3 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 0,01 Gew.-% bis 2 Gew.-%, bezogen auf die Komponente (B), eingesetzt sein. Weiterhin kann die Komponente (B) insbesondere als weiteren Inhaltsstoff mindestens ein Konservierungsmittel in einer Menge im Bereich von 0,001 Gew.-% bis 2 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 0,005 Gew.-% bis 1 Gew.-%, bezogen auf die Komponente (B), aufweisen. Als Konservierungsmittel kann beispielsweise das markt- bzw. handelsüblich erhältliche Produkt ACTICIDE® ICB5 bzw. ACTICIDE® BXL bzw. ACTICIDE® MBS bzw. ACTICIDE® DB 20 der Firma Thor GmbH eingesetzt werden.
Zusammenfassend wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Basisrezeptur zur gezielten Einstellung der elektrischen Leitfähigkeit hierauf basierender Bauteile, insbesondere Betonbauteile, mit diesbezüglich verbesserten Eigenschaften bereitgestellt. Die erfindungsgemäße Basisrezeptur kann insbesondere durch Zusammenführen bzw. Vermischen der zugrundeliegenden Komponenten bzw. Bestandteile und insbesondere durch Zugabe von Wasser bzw. Anmachwasser zu der nachfolgend beschriebenen hydraulischen Bindemittelzusammensetzung nach der Erfindung verarbeitet werden bzw. Grundlage für die hydraulische Bindemittelzusammensetzung nach der Erfindung bilden.
Im Hinblick auf die erfindungsgemäße Basisrezeptur wird sozusagen ein universell anwendbares, für eine Vielzahl individuell ausgebildeter Baustoffe, insbesondere auf Betonbasis, Konzept zur Bereitstellung elektrisch leitfähiger Bauteile bereitgestellt, wobei erfindungsgemäß eine individuelle Maßschneiderung der elektrischen Eigenschaften der bereitgestellten Bauteile, insbesondere Betonbauteile, erfolgen kann.
Für weitere Ausführungen zu der erfindungsgemäßen Basisrezeptur kann auch auf die nachfolgenden Ausführungen zu den weiteren erfindungsgemäßen Aspekten verwiesen werden, welche entsprechend auch im Hinblick auf die Basisrezeptur nach der Erfindung gelten.
Weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist - gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung - die hydraulische Bindemittel zusammensetzung, insbesondere Betonzusammensetzung, wobei die Bindemittelzusammensetzung durch Zugabe von Wasser, insbesondere Anmachwasser (Zugabewasser), zu einer zuvor definierten Basisrezeptur erhältlich bzw. erhalten ist bzw. wobei die Bindemittelzusammensetzung durch Anmachen mit Wasser, insbesondere Anmachwasser (Zugabewasser), einer zuvor definierten Basisrezeptur erhältlich bzw. erhalten ist.
Im Allgemeinen kann die Bindemittelzusammensetzung durch Zugabe von Wasser in einer Menge im Bereich von 3 Gew.-% bis 60 Gew.-%, insbesondere im Bereich von 5 Gew.-% bis 50 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 7 Gew.-% bis 40 Gew.-%, bezogen auf die insbesondere frisch angesetzte Bindemittel zusammensetzung, erhältlich bzw. erhalten sein.
Insbesondere kann die Bindemittelzusammensetzung einen Gehalt an Wasser in einer Menge im Bereich von 3 Gew.-% bis 60 Gew.-%, insbesondere im Bereich von 5 Gew.-% bis 50 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 7 Gew.-% bis 40 Gew.-%, bezogen auf die insbesondere frisch angesetzte Bindemittel zusammensetzung, aufweisen.
Zudem kann die Bindemittelzusammensetzung einen Wasser/Feststoff-Wert (w/f- Wert) im Bereich von 0,02 bis 0,6, insbesondere im Bereich von 0,03 bis 0,3, vorzugsweise im Bereich von 0,05 bis 0,1 , bevorzugt im Bereich von 0,06 bis 0,1 , aufweisen.
Insbesondere kann die Bindemittelzusammensetzung einen Wasser/Zement-Wert (w/z-Wert) im Bereich von 0,1 bis 1 , insbesondere im Bereich von 0,2 bis 0,8, vorzugsweise im Bereich von 0,4 bis 0,6, aufweisen. Hierdurch wird insbesondere eine optimale Verarbeitung der Bindemittelzusammensetzung gewährleistet, und zwar auch was das nachfolgende Abtrocknen und Abbinden im Hinblick auf den Erhalt des hierauf basierenden Bauteils, insbesondere Betonbauteils, nach der Erfindung anbelangt.
Auf Basis der erfindungsgemäßen Bindemittelzusammensetzung, welche durch Anmachen der Basisrezeptur nach der Erfindung erhältlich ist, können elektrisch leitfähige Bauteile, insbesondere Betonbauteile, insbesondere wie nachfolgend definiert, hergestellt bzw. bereitgestellt werden. Dabei weist die Bindemittelzusam mensetzung nach der Erfindung eine besonders homogene Inkorporation der Kohlenstofffasern bzw. der Graphitpartikel und/oder Rußpartikel auf, wobei zudem das Abtrocknungs- bzw. Abbindeverhalten durch die Gegenwart der elektrisch leitfähigen Bestandteile zumindest im Wesentlichen nicht nachteilig beeinflusst ist. In Bezug auf die Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Bindemittelzusammen setzung gemäß dem vorliegenden Aspekt kann auch auf die Ausführungen zu den weiteren erfindungsgemäßen Aspekten verwiesen werden, welche entsprechend gelten.
Weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung - gemäß einem nochmals weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung - ist zudem auch das elektrisch leitfähige Bauteil, insbesondere elektrisch leitfähige Betonbauteil, wobei das Bauteil durch Abtrocknen und Aushärten (Abbinden) einer zuvor definierten Bindemittelzusammensetzung erhältlich bzw. erhalten ist bzw. wobei das Bauteile durch Zugabe von Wasser zu einer zuvor definierten Basisrezeptur bzw. durch Anmachen mit Wasser einer zuvor definierten Basisrezeptur zum Erhalt einer Bindemittelzusammensetzung, insbesondere wie zuvor definiert, gefolgt von einem Abtrocknen und Aushärten (Abbinden) der Bindemittelzusammensetzung, erhältlich bzw. erhalten ist.
Insbesondere kann es erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass vor dem Abtrocknen und Aushärten (Abbinden) der Bindemittelzusammensetzung ein Informbringen bzw. Ausformen der Bindemittelzusammensetzung erfolgt ist bzw. durchgeführt worden ist, beispielsweise durch Einbringen der Bindemittelzusam mensetzung in eine entsprechende (Schalungs-)Form oder dergleichen.
Gemäß dem vorliegenden Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung auch das elektrisch leitfähige Bauteil nach der Erfindung, insbesondere das elektrisch leitfähige Betonbauteil, insbesondere wie zuvor definiert, wobei das Bauteil
Kohlenstofffasern, insbesondere carbonisierte und/oder graphitierte Kohlenstoff fasern, vorzugsweise Graphitfasern, insbesondere wie zuvor definierte Kohlenstofffasern, einerseits und
Graphitpartikel und/oder Rußpartikel, insbesondere Graphitpartikel gegebenenfalls zusammen mit Rußpartikeln, vorzugsweise Graphitpartikel und Rußpartikel, insbesondere wie zuvor definierte Graphitpartikel und/oder Rußpartikel, andererseits aufweist, insbesondere wobei das Bauteil mindestens ein abgebundenes hydraulisches Bindemittel, insbesondere abgebundenen Zement und/oder abgebundenen Kalk, vorzugsweise abgebundenen Zement, insbesondere auf Basis eines wie zuvor definierten hydraulischen Bindemittels, aufweist; und/oder insbesondere wobei das Bauteil eine Matrix auf Basis mindestens eines abgebundenen hydraulischen Bindemittels, insbesondere abgebundenen Zements und/oder abgebundenen Kalks, vorzugsweise abgebundenen Zements, insbesondere auf Basis eines wie zuvor definierten hydraulischen Bindemittels, vorzugsweise eine Betonmatrix, aufweist.
Auch für das erfindungsgemäße elektrisch leitfähige Bauteil gilt somit, dass diesbezüglich insbesondere elektrisch leitfähige Kohlenstofffasern bzw. elektrisch leitfähige Graphitpartikel und/oder elektrisch leitfähige Rußpartikel, insbesondere wie jeweils zuvor definiert, eingesetzt sind.
Erfindungsgemäß kann das Bauteil die Kohlenstofffasern in einer Menge im Bereich von 0,0009 Gew.-% bis 9 Gew.-%, insbesondere im Bereich von 0,004 Gew.-% bis 7 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 0,009 Gew.-% bis 5 Gew.-%, bevorzugt im Bereich von 0,018 Gew. -% bis 4,5 Gew.-%, besonders bevorzugt im Bereich von 0,018 Gew.-% bis 1 ,8 Gew.-%, bezogen auf das Bauteil, enthalten.
Zudem kann das Bauteil die Graphitpartikel in einer Menge im Bereich von 0,004 Gew. -% bis 13 Gew.-%, insbesondere im Bereich von 0,009 Gew. -% bis 12 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 0,05 Gew.-% bis 10 Gew.-%, bevorzugt im Bereich von 0,1 Gew.-% bis 8 Gew.-%, bezogen auf das Bauteil, enthalten.
Weiterhin kann das Bauteil die Rußpartikel in einer Menge im Bereich von 0,00009 Gew.-% bis 4,5 Gew.-%, insbesondere im Bereich von 0,0009 Gew.-% bis 3,5 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 0,004 Gew.-% bis 3 Gew.-%, bevorzugt im Bereich von 0,009 Gew.-% bis 2,2 Gew.-%, bezogen auf das Bauteil, enthalten.
Insbesondere kann das Bauteil die Graphitpartikel und die Kohlenstofffasern in einem Gewichtsverhältnis von Graphitpartikeln zu Kohlenstofffasern [Graphit partikel : Kohlenstofffasern] im Bereich von 1 .500 : 1 bis 1 : 5, vorzugsweise im Bereich von 1.000 : 1 bis 1 : 1 , bevorzugt im Bereich von 500 : 1 bis 2 : 1 , besonders bevorzugt im Bereich von 300 : 1 bis 3 : 1 , enthalten. Zudem kann das Bauteil die Graphitpartikel und die Kohlenstofffasern in einem Gewichtsverhältnis von Graphitpartikeln zu Kohlenstofffasern [Graphit partikel : Kohlenstofffasern] von größer 1 , insbesondere größer 1 ,5, vorzugsweise größer 2, enthalten.
Insbesondere kann das Bauteil die Rußpartikel und die Kohlenstofffasern in einem Gewichtsverhältnis von Rußpartikeln zu Kohlenstofffasern [Ruß partikel : Kohlenstofffasern] im Bereich von 50 : 1 bis 1 : 500, insbesondere im Bereich von 10 : 1 bis 1 : 300, vorzugsweise im Bereich von 7 : 1 bis 1 : 150, bevorzugt im Bereich von 5 : 1 bis 1 : 100, enthalten.
Erfindungsgemäß kann es zudem vorgesehen sein, dass das Bauteil die Graphitpartikel und die Rußpartikel in einem Gewichtsverhältnis von Graphitpartikeln zu Rußpartikeln [Graphitpartikel : Rußpartikel] im Bereich von 500 : 1 bis 1 : 2, insbesondere im Bereich von 200 : 1 bis 1 : 1 , vorzugsweise im Bereich von 100 : 1 bis 1 ,5 : 1 , bevorzugt im Bereich von 10 : 1 bis 2 : 1 , besonders bevorzugt im Bereich von 6 : 1 bis 3 : 1 , enthält.
Das Bauteil nach der Erfindung kann zudem mindestens ein abgebundenes hydraulisches Bindemittel, insbesondere abgebundenen Zement und/oder abgebundenen Kalk, vorzugsweise abgebundenen Zement, insbesondere auf Basis eines wie zuvor definierten hydraulischen Bindemittels, aufweisen.
Zudem kann das Bauteil mindestens einen Zuschlag, insbesondere Betonzuschlag (Gesteinskörnung), insbesondere einen wie zuvor definierten Zuschlag, enthalten.
Das Bauteil, insbesondere Betonbauteil, nach der Erfindung zeichnet sich bei gleichzeitig hoher mechanischer Festigkeit durch eine definierte elektrische Leitfähigkeit bzw. einen definierten elektrischen Widerstand aus.
So verhält es sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung insbesondere derart, dass das Bauteil nach Lagerung von mindestens 28 Tagen einen Oberflächen widerstand bei einer relativen Feuchte im Bereich von 20 % bis 60 % und bei einer Temperatur im Bereich von 15 °C bis 25 °C von höchstens 109 W, insbesondere höchstens 5·10d W, vorzugweise höchstens 10d W, bevorzugt höchstens 5·107 W, insbesondere bestimmt nach DIN EN 61340-4-1 :2016 (VDE 0300-4-1), aufweist. Zudem kann das Bauteil nach Lagerung von mindestens 28 Tagen einen Oberflächenwiderstand bei einer relativen Feuchte im Bereich von 20 % bis 60 % und bei einer Temperatur im Bereich von 15 °C bis 25 °C im Bereich von 102 W bis 108 W, insbesondere im Bereich von 102 W bis 107 W, insbesondere bestimmt nach DIN EN 61340-4-1 :2016 (VDE 0300-4-1), aufweisen.
Zudem kann das Bauteil nach Lagerung von mindestens 28 Tagen einen Durchgangswiderstand bei einer relativen Feuchte im Bereich von 20 % bis 60 % und bei einer Temperatur im Bereich von 15 °C bis 25 °C von höchstens 109 W, insbesondere höchstens 5·10d W, vorzugweise höchstens 10d W, bevorzugt höchstens 5·107 W, insbesondere bestimmt nach DIN EN 61340-4-1 :2016 (VDE 0300-4-1), aufweisen.
Gleichermaßen kann das Bauteil nach Lagerung von mindestens 28 Tagen einen Durchgangswiderstand bei einer relativen Feuchte im Bereich von 20 % bis 60 % und bei einer Temperatur im Bereich von 15 °C bis 25 °C im Bereich von 10 W bis 108 W, insbesondere im Bereich von 10 W bis 107 W, insbesondere bestimmt nach DIN EN 61340-4-1 :2016 (VDE 0300-4-1), aufweisen.
Insbesondere können die zuvor angeführten Werte an einem Bauteil bzw. einem Probekörper des Bauteils mit Abmessungen von 500 mm / 500 mm / 40 mm (L / B / H) ermittelt werden.
Die entsprechenden elektrische Leitfähigkeiten (elektrische Oberflächenleitfähig keiten, elektrische Durchgangsleitfähigkeiten) des erfindungsgemäßen Bauteils ergeben sich unmittelbar aus den entsprechenden Kehrwerten der zuvor angeführten elektrischen Widerstände.
Das erfindungsgemäße Bauteil weist insgesamt antistatische bzw. elektrodissipati- ve Eigenschaften auf, wodurch elektrostatische Aufladungen gezielt abgeleitet werden können, so dass auch hierdurch unerwünschte bzw. unkontrollierte elektrostatische Entladungen vermieden werden.
Wie zuvor angeführt, weist das Bauteil, insbesondere Betonbauteil, nach der Erfindung definierte Eigenschaften hinsichtlich der elektrischen Leitfähigkeit auf. Zudem kann das Bauteil, insbesondere Betonbauteil, nach der Erfindung insbesondere aufgrund seiner Eigenschaft, einen elektrischen Strom leiten zu können, für weiterführende Spezialanwendungen eingesetzt werden, beispielsweise was die Möglichkeit einer (elektrischen) Beheizbarkeit der Bauteile bzw. die Verwendung zum induktiven Laden beispielsweise von Fahrzeugen oder dergleichen anbelangt. Dabei kann das Bauteil nach der Erfindung auch mit nichtleitenden Materialien, beispielsweise in Form von Abdeckungen, Isolationsbelägen bzw. -beschichtungen oder dergleichen, ausgerüstet bzw. kombiniert werden, beispielsweise vor dem Hintergrund, entsprechende Isolationsflächen zu schaffen (beispielsweise im Rahmen der Verwendung bzw. Ausbildung als Bodenfläche zum induktiven Laden von Fahrzeugen oder dergleichen).
Das erfindungsgemäße Bauteil zeichnet sich dabei auch dadurch aus, dass hinsichtlich der Formgebung eine hohe Variabilität vorliegt, wobei zudem die elektrische Leitfähigkeit ziel- und zweckgerichtet eingestellt werden kann. Insbesondere weist das Bauteil, wie zuvor angeführt, eine homogene Verteilung der elektrisch leitfähigen Komponenten in Form der Kohlenstofffasern sowie der Graphitpartikel und/oder der Rußpartikel auf, so dass eine definierte elektrisch leitfähige Struktur innerhalb der (Beton-)Matrix bereitgestellt wird.
Für weitere Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Bauteils kann auch auf die Ausführungen zu den weiteren erfindungsgemäßen Aspekten verwiesen werden, welche für das Bauteil nach der Erfindung entsprechend gelten.
Weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist zudem - gemäß einem wiederum weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung - auch die Verwendung einer Kombination, welche eine erste Komponente (A), welche Kohlenstofffasern, insbesondere carbonisierte und/oder graphitierte Kohlenstofffasern, vorzugsweise Graphitfasern, aufweist oder hieraus besteht, insbesondere eine wie zuvor definierten Komponente (A), einerseits und eine zweite Komponente (B), welche Graphitpartikel und/oder Rußpartikel, insbesondere Graphitpartikel gegebenenfalls zusammen mit Rußpartikeln, vorzugsweise Graphitpartikel und Rußpartikel, insbesondere eine wie zuvor definierten Komponente (B), aufweist, andererseits umfasst, zur Herstellung elektrisch leitfähiger Bauteile, insbesondere elektrisch leitfähiger Betonbauteile, auf Basis von abgetrockneten und ausgehärteten (abgebundenen) hydraulischen Bindemittelzusammensetzungen, insbesondere Betonzusammen setzungen; bzw. zur Erhöhung der elektrischen Leitfähigkeit von Bauteilen, insbesondere Betonbauteilen, auf Basis von abgetrockneten und ausgehärteten (abgebundenen) hydraulischen Bindemittelzusammensetzungen, insbesondere Betonzusammen setzungen; bzw. zur Verringerung des elektrischen Widerstands von Bauteilen, insbesondere Betonbauteilen, auf Basis von abgetrockneten und ausgehärteten (abgebundenen) hydraulischen Bindemittelzusammensetzungen, insbesondere Betonzusammen setzungen; bzw. zur Erhöhung der elektrostatischen Ableitfähigkeit und/oder zur Verringerung der elektrostatischen Aufladbarkeit von Bauteilen, insbesondere Betonbauteilen, auf Basis von abgetrockneten und ausgehärteten (abgebundenen) hydraulischen Bindemittelzusammensetzungen, insbesondere Betonzusammensetzungen.
Erfindungsgemäß kann die Komponente (A) in trockener Form bzw. als Trockenmischung bzw. in Masse vorliegen bzw. ausgebildet sein.
Erfindungsgemäß kann die Komponente (B) als Granulat oder als Dispersion, bevorzugt als Dispersion, insbesondere als wässrige und/oder wässrig basierte Dispersion, vorzugsweise als Suspension, bevorzugt als wässrig und/oder wässrig basierte Suspension, vorliegen bzw. ausgebildet sein.
Für weitere diesbezügliche Ausgestaltungen kann auch auf die Ausführungen betreffend die weiteren Aspekte der vorliegenden Erfindung verwiesen werden.
Darüber hinaus ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung - gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung - zudem die Kombination, insbesondere Kombination zur Verwendung in einer Basisrezeptur (Basispräparation) für eine hydraulische Bindemittelzusammensetzung, vorzugsweise in einer Basisrezeptur für eine Betonzusammensetzung, insbesondere zur Herstellung elektrisch leitfähiger Bauteile, vorzugsweise Betonbauteile, bevorzugt zur Verwendung in einer zuvor definierten Basisrezeptur, wobei die Kombination (A) eine erste Komponente (A), welche Kohlenstofffasern, insbesondere carbonisierte und/oder graphitierte Kohlenstofffasern, vorzugsweise Graphitfasern, insbesondere eine wie zuvor definierten Komponente (A), aufweist oder hieraus besteht, einerseits und
(B) eine zweite Komponente (B), welche Graphitpartikel und/oder Rußpartikel, insbesondere Graphitpartikel gegebenenfalls zusammen mit Rußpartikeln, vorzugsweise Graphitpartikel und Rußpartikel, insbesondere eine wie zuvor definierten Komponente (B), aufweist, andererseits umfasst.
In diesem Zusammenhang kann die Kombination in Form von räumlich getrennten, aber funktional zusammenhängenden Bestandteilen und/oder als Kit (Kit-of-parts) vorliegen.
Vorzugsweise enthält die Kombination nach der Erfindung die Komponente (A) und die Komponente (B) in Form von räumlich getrennten, aber funktional zusammen hängenden Bestandteilen und/oder als Kit (Kit-of-parts). Die erfindungsgemäße Kombination kann für Basisrezepturen bzw. Bindemittelzusammensetzungen zur Herstellung von (Beton-)Bauteilen eingesetzt werden, und zwar vor dem Hintergrund, hierauf basierende Bauteile, insbesondere Betonbauteile, gezielt mit elektrischen Eigenschaften bzw. einer entsprechend definierten elektrischen Leitfähigkeit auszurüsten.
Im Hinblick auf weitere Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Kombination kann auch auf die Ausführungen zu den weiteren erfindungsgemäßen Aspekten verwiesen werden, welche vorliegend entsprechend gelten.
Darüber hinaus ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung - gemäß einem nochmals weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung - zudem das erfindungs gemäße Verfahren zur Herstellung elektrisch leitfähiger Bauteile, insbesondere elektrisch leitfähiger Betonbauteile, insbesondere wie zuvor definiert, insbesondere auf Basis von abgetrockneten und ausgehärteten (abgebundenen) hydraulischen Bindemittelzusammensetzungen, insbesondere Betonzusammensetzungen, wobei eine zuvor definierte Basisrezeptur durch Zugabe von Wasser bzw. durch Anmachen mit Wasser zu einer Bindemittelzusammensetzung, insbesondere wie zuvor definiert, verarbeitet wird und wobei nachfolgend ein Abtrocknen und Aushärten (Abbinden) der Bindemittelzusammensetzung zum Erhalt der Bauteile, insbesondere Betonbauteile, durchgeführt wird.
Im Hinblick auf das erfindungsgemäße Verfahren kann dabei zudem derart vorgegangen werden, dass vor dem Abtrocknen und Aushärten (Abbinden) ein Informbringen und/oder Ausformen, insbesondere Ausgießen und/oder Informgießen, der Bindemittelzusammensetzung durchgeführt wird.
Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung gemäß diesem Aspekt auch das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung elektrisch leitfähiger Bauteile, insbesondere elektrisch leitfähiger Betonbauteile, insbesondere wie zuvor definiert, auf Basis von abgetrockneten und ausgehärteten (abgebundenen) hydraulischen Bindemittelzusammensetzungen, insbesondere Betonzusammensetzungen, insbesondere das zuvor definierte Verfahren, wobei das Verfahren die nachfolgenden Schritte in der angeführten Reihenfolge umfasst:
(a) Zusammenführen mindestens eines Zuschlagstoffs, insbesondere Betonzuschlagstoffs, insbesondere eines wie zuvor definierten Zuschlag stoffs, einerseits und eines Anteils (erster Anteil) an insgesamt eingesetztem Wasser, insbesondere Anmachwasser (Zugabewasser), andererseits, gegebenenfalls gefolgt von einem Einwirkenlassen des Wassers auf den Zuschlagstoff (Saugenlassen);
(b) Zugabe einer ersten Komponente (A), welche Kohlenstofffasern, insbesondere carbonisierte und/oder graphitierte Kohlenstofffasern, vorzugsweise Graphitfasern, aufweist oder hieraus besteht, insbesondere einer wie zuvor definierten Komponente (A), und einer zweiten Komponente (B), welche Graphitpartikel und/oder Rußpartikel, insbesondere Graphitparti kel gegebenenfalls zusammen mit Rußpartikeln, vorzugsweise Graphitpartikel und Rußpartikel, aufweist, insbesondere einer wie zuvor definierten Komponente (B), in die in Schritt (a) erhaltene Zusammensetzung, gefolgt von und/oder einhergehend mit, vorzugsweise gefolgt von, einem Mischen der mit der Komponente (A) und der Komponente (B) versetzten Zusammen setzung; (c) Zugabe mindestens eines hydraulischen Bindemittels, insbesondere Zement und/oder Kalk, vorzugsweise Zement, insbesondere eines wie zuvor definierten hydraulischen Bindemittels, und des Restanteils (zweiter Anteil) an insgesamt eingesetztem Wasser, insbesondere Anmachwasser, in die in Schritt (b) erhaltene Zusammensetzung, gefolgt von und/oder einhergehend mit einem Mischen der mit dem hydraulischen Bindemittel und dem Restanteil des Wasser versetzten (Bindemittel-)Zusammensetzung;
(d) gegebenenfalls Informbringen und/oder Ausformen der in Schritt (c) erhaltenen (Bindemittel-)Zusammensetzung;
(e) Abtrocknen und Aushärten (Abbinden) der (Bindemittel-)Zusammensetzung zum Erhalt der elektrisch leitfähigen Bauteile, insbesondere elektrisch leitfähiger Betonbauteile.
Auf Basis des erfindungsgemäßen Verfahrens kann eine besonders gleichmäßige bzw. homogene Einarbeitung der elektrisch leitfähigen Bestandteile erreicht werden.
Insbesondere kann der in Schritt (a) eingesetzte Anteil (erster Anteil) an Wasser 10 Vol.-% bis 50 Vol.-%, insbesondere 20 Vol.-% bis 40 Vol.-%, vorzugsweise 25 Vol.-% bis 35 Vol.-%, des insgesamt eingesetzten Wasser betragen.
Zudem kann es erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass in Schritt (c) mindestens ein Zusatzmittel, insbesondere Betonzusatzmittels, insbesondere ein wie zuvor definiertes Zusatzmittel, eingesetzt bzw. zugegeben wird.
Im Hinblick auf weitere Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß dem vorliegenden Aspekt kann auch auf die Ausführungen zu den weiteren erfindungsgemäßen Aspekten verwiesen werden, welche vorliegend entsprechend gelten.
Nochmals weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung - gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung - ist zudem die Zusammensetzung, insbesondere Zusammensetzung zur Verwendung in einer Basisrezeptur (Basispräparation) für eine hydraulische Bindemittelzusammensetzung, vorzugsweise in einer Basisrezeptur für eine Betonzusammensetzung, insbesondere zur Herstellung elektrisch leitfähiger Bauteile, vorzugsweise Betonbauteile, bevorzugt zur Verwendung in einer zuvor definierten Basisrezeptur, wobei die Zusammensetzung Graphitpartikel und/oder Rußpartikel, insbesondere Graphitpartikel gegebenenfalls zusammen mit Rußpartikeln, vorzugsweise Graphitpartikel und Rußpartikel, insbesondere wie zuvor definierte Graphitpartikel und/oder Rußpartikel, aufweist und wobei die Zusammensetzung als Dispersion, insbesondere als wässrige und/oder wässrig basierte Dispersion, vorzugsweise als Suspension, bevorzugt als wässrig und/oder wässrig basierte Suspension, ausgebildet ist.
Erfindungsgemäß verhält es sich insbesondere derart, dass die Graphitpartikel und/oder die Rußpartikel, vorzugsweise die Graphitpartikel und die Rußpartikel, in eine kontinuierliche Phase und/oder in mindestens ein Trägermedium, insbesondere Dispersionsmittel, vorzugsweise Solubilisierungsmittel, bevorzugt Wasser, dispergiert und/oder eingebracht sind.
Zudem kann als kontinuierliche Phase und/oder Trägermedium, insbesondere als Dispersionsmittel und/oder Solubilisierungsmittel, ein wässrig basiertes Trägermedium, insbesondere Dispersionsmittel, vorzugsweise Solubilisierungs mittel, bevorzugt Wasser, eingesetzt sein.
Weiterhin kann das Trägermedium, insbesondere das Dispersionsmittel, vorzugsweise das Solubilisierungsmittel, Wasser sein.
Erfindungsgemäß ist es insbesondere vorgesehen, dass die Zusammensetzung das wässrig basierte Trägermedium, insbesondere Dispersionsmittel, vorzugsweise Solubilisierungsmittel, bevorzugt Wasser, in einer Menge im Bereich von 5 Gew.-% bis 95 Gew.-%, insbesondere im Bereich von 10 Gew.-% bis 90 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 20 Gew.-% bis 80 Gew.-%, bevorzugt im Bereich von 30 Gew.-% bis 75 Gew.-%, besonders bevorzugt im Bereich von 40 Gew.-% bis 70 Gew.-%, weiter bevorzugt im Bereich von 50 Gew.-% bis 65 Gew.-%, bezogen auf die Zusammensetzung, enthält.
Weiterhin kann die Zusammensetzung nach der Erfindung die Graphitpartikel in einer Menge im Bereich von 0,02 Gew.-% bis 60 Gew.-%, insbesondere im Bereich von 0,05 Gew.-% bis 55 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 0,25 Gew.-% bis 50 Gew.-%, bevorzugt im Bereich von 0,6 Gew.-% bis 45 Gew.-%, bezogen auf die Zusammensetzung, enthalten.
Weiterhin kann die Zusammensetzung die Graphitpartikel in einer Menge im Bereich von 20 Gew.-% bis 40 Gew.-%, weiter bevorzugt im Bereich von 25 Gew.-% bis 35 Gew.-%, ganz bevorzugt im Bereich von 28 Gew.-% bis 33 Gew.-%, bezogen auf die Zusammensetzung, enthalten.
Zudem kann die Zusammensetzung nach der Erfindung die Rußpartikel in einer Menge im Bereich von 0,001 Gew.-% bis 50 Gew.-%, insbesondere im Bereich von 0,01 Gew.-% bis 45 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 0,05 Gew.-% bis 40 Gew.-%, bevorzugt im Bereich von 0,15 Gew. -% bis 40 Gew.-%, bezogen auf die Zusammensetzung, enthalten.
Weiterhin kann die Zusammensetzung die Rußpartikel in einer Menge im Bereich von 10 Gew.-% bis 40 Gew.-%, bevorzugt im Bereich von 25 Gew.-% bis 40 Gew.-%, besonders bevorzugt im Bereich von 30 Gew.-% bis 35 Gew.-%, bezogen auf die Zusammensetzung, enthalten.
Die Zusammensetzung nach der Erfindung kann die Graphitpartikel und die Rußpartikel in einem Gewichtsverhältnis von Graphitpartikeln zu Rußpartikeln [Graphitpartikel : Rußpartikel] im Bereich von 500 : 1 bis 1 : 2, insbesondere im Bereich von 200 : 1 bis 1 : 1 , vorzugsweise im Bereich von 100 : 1 bis 1 ,5 : 1 , bevorzugt im Bereich von 10 : 1 bis 2 : 1 , besonders bevorzugt im Bereich von 6 : 1 bis 3 : 1 , enthalten.
Darüber hinaus kann die Zusammensetzung nach der Erfindung mindestens einen weiteren Inhaltsstoff enthalten. Diesbezüglich kann der weitere Inhaltsstoff ausgewählt sein aus der Gruppe von Dispergiermitteln (Dispergatoren, Netzmitteln und/oder Emulgatoren), Verdickungsmitteln (Rheologiemodifizierern), Entschäumern und Konservierungsmitteln sowie deren Mischungen oder Kombinationen. Gleichermaßen kann die Zusammensetzung den weiteren Inhaltstoff in einer Menge im Bereich von 0,001 Gew.-% bis 60 Gew.-%, insbesondere im Bereich von 0,01 Gew.-% bis 50 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 0,1 Gew.-% bis 40 Gew.-%, bevorzugt im Bereich von 1 Gew.-% bis 30 Gew.-%, bezogen auf die Zusammensetzung, enthalten. Zudem kann die Zusammensetzung mindestens ein Dispergiermittel (Dispergator) und/oder Netzmittel und/oder Emulgator enthalten.
In diesem Zusammenhang kann das Dispergiermittel und/oder das Netzmittel ausgewählt sein aus der Gruppe von Naphthalinsulfonsäurederivaten, insbesondere Naphthalinsulfonsäurekondensaten, Ligninsulfonsäurederivaten, insbesondere Ligninsulfonsäurekondensaten, Styrolacrylharzen und langkettigen Block(co)polymeren mit pigmentaffinen Gruppen sowie deren Mischungen oder Kombinationen.
In diesem Zusammenhang kann die Zusammensetzung das Dispergiermittel und/oder das Netzmittel zudem in einer Menge im Bereich von 0,01 Gew.-% bis 20 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 0,05 Gew.-% bis 10 Gew.-%, bevorzugt im Bereich von 0,1 Gew.-% bis 5 Gew.-%, bezogen auf die Zusammensetzung, enthalten.
Weiterhin kann die Zusammensetzung mindestens ein Verdickungsmittel und/oder einen Rheologiemodifizierer enthalten.
In diesem Zusammenhang kann das Verdickungsmittel und/oder der Rheologiemodifizierer ausgewählt sein aus der Gruppe von Pektinen, Alginaten, Tragacanth, Gummi arabicum, Guargummi, Carrageen, Carboxymethylcellulose, Carboxypropylcellulose, Polyacrylaten, Polysacchariden sowie deren Mischungen oder Kombinationen, vorzugsweise Polysacchariden, bevorzugt Xanthan.
Gleichermaßen kann die Zusammensetzung das Verdickungsmittel und/oder den Rheologiemodifizierer in einer Menge im Bereich von 0,01 Gew.-% bis 20 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 0,05 Gew.-% bis 10 Gew.-%, bevorzugt im Bereich von 0,075 Gew.-% bis 5 Gew.-%, bezogen auf die Zusammensetzung, enthalten.
Darüber hinaus kann die Zusammensetzung mindestens einen Entschäumer, insbesondere Polyethylenglykol und/oder dessen Derivate, aufweisen, insbesondere in einer Menge im Bereich von 0,001 Gew.-% bis 3 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 0,01 Gew.-% bis 2 Gew.-%, bezogen auf die Zusammensetzung. Gleichermaßen kann die Zusammensetzung mindestens ein Konservierungsmittel aufweisen, insbesondere in einer Menge im Bereich von 0,001 Gew.-% bis 2 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 0,005 Gew.-% bis 1 Gew.-%, bezogen auf die Zusammensetzung.
Die erfindungsgemäße Zusammensetzung kann dabei universell für eine Vielzahl an Basisrezepturen bzw. Bindemittelzusammensetzungen zum Erhalt von elektrisch leitfähigen Bauteilen eingesetzt werden. Insbesondere kann die Zusammensetzung nach der Erfindung als Komponente (B) in Bezug auf die erfindungsgemäße Basisrezeptur eingesetzt werden. Auch insofern kann auf obige Ausführungen zu der Komponente (B) verwiesen werden, welche für die Zusammensetzung gemäß dem vorliegenden Aspekt entsprechend gelten.
Im Hinblick auf weitere Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Zusammen setzung kann insgesamt auch auf die Ausführungen zu den weiteren erfindungsgemäßen Aspekten verwiesen werden, welche vorliegend entsprechend gelten.
Nochmals weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist darüber hinaus - gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung - die Verwendung einer zuvor definierten Zusammensetzung zusammen mit und/oder in Kombination mit einer Komponente (A), insbesondere einer zuvor definierten Komponente (A), welche Kohlenstofffasern, insbesondere carbonisierte und/oder graphitierte Kohlenstofffasern, vorzugsweise Graphitfasern, aufweist oder hieraus besteht, in einer Basisrezeptur (Basispräparation), insbesondere in einer Basisrezeptur für eine hydraulische Bindemittelzusammensetzung, vorzugsweise Basisrezeptur für eine Betonzusammensetzung, insbesondere zur Herstellung elektrisch leitfähiger Bauteile, vorzugsweise Betonbauteile, insbesondere wie zuvor definiert.
Für weitere diesbezügliche Ausführungen zu der erfindungsgemäßen Verwendung gemäß diesem Aspekt kann auch auf die Ausführungen zu den weiteren erfindungsgemäßen Aspekten verwiesen werden, welche vorliegend entsprechend gelten.
Nochmals weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch - gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung - die Verwendung des erfindungsgemäßen Bauteils, insbesondere Betonbauteils, wie zuvor definiert, zur Ausbildung von bzw. als Bestandteil von Bauwerken und/oder Baukörpern, insbesondere zur Ausbildung von bzw. als Bestandteil von Wänden, Decken oder Böden bzw. Belägen, vorzugswiese Industrieböden bzw. -belägen, Hallenböden bzw. -belägen, Böden bzw. Belägen für Verkehrsflächen, wie Straßen, Parkplätze, Lande-/Startbahnen bzw. -flächen für Fluggeräte, Fußwege, Fahrradwege oder dergleichen, insbesondere zu Zwecken der Ableitung elektrostatischer Aufladungen und/oder zu Zwecken des induktiven Ladens insbesondere von akkuelektrisch betriebenen Fahrzeugen oder elektrischen Gerätschaften und/oder zu Zwecken der elektrischen Beheizbarkeit und/oder zu Zwecken der Bereitstellung insbesondere berührungssensitiver Sensorik bzw. Schaltungen oder dergleichen.
Für weitere diesbezügliche Ausführungen zu der erfindungsgemäßen Verwendung gemäß diesem Aspekt kann auch auf die Ausführungen zu den weiteren erfindungsgemäßen Aspekten verwiesen werden, welche vorliegend entsprechend gelten.
Weitere Ausgestaltungen, Abwandlungen und Variationen sowie Vorteile der vorliegenden Erfindung sind für den Fachmann beim Lesen der Beschreibung ohne Weiteres erkennbar und realisierbar, ohne dass er dabei den Rahmen der vorliegenden Erfindung verlässt.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend auch anhand von Ausführungs beispielen sowie entsprechenden Figurendarstellungen beschrieben, wobei die diesbezüglichen Ausführungen in Bezug auf die vorliegende Erfindung keinesfalls beschränkend sind. Anhand der Ausführungsbeispiele und den dort in Bezug genommenen Figurendarstellungen werden auch weitergehende Vorteile, Eigenschaften, Aspekte und Merkmale der vorliegenden Erfindung aufgezeigt. Die folgenden Ausführungsbeispiele dienen dabei lediglich der Veranschaulichung der vorliegenden Erfindung, jedoch ohne die vorliegende Erfindung hierauf zu beschränken.
Die vorliegende Erfindung wird somit auch anhand von weiterführenden Figurendarstellungen beschrieben bzw. erläutert, wobei die diesbezüglichen Ausführungen für sämtliche Aspekte gelten und wobei die diesbezüglichen Ausführungen keinesfalls beschränkend sind. Zu den Figurendarstellungen kann auch auf die nachfolgenden Ausführungen in den Ausführungsbeispielen verwiesen werden. In den Figurendarstellungen zeigt:
Fig. 1 A den Messaufbau zur Bestimmung des Durchgangswiderstands, insbesondere gemäß DIN EN ISO 61340-4-1 (VDE 0300-4-1),
Fig. 1 B die Positionierungen der Messelektroden für die Messungen des Durchgangswiderstands, Fig. 2A den Messaufbau zur Bestimmung des Oberflächenwiderstands, insbesondere gemäß DIN EN ISO 61340-4-1 (VDE 0300-4-1),
Fig. 2B die Positionierungen der Messelektroden für die Messungen des Oberflächenwiderstands, Fig. 3A einen Vergleich der mittleren Durchgangswiderstände von erfindungs gemäßen Betonbauteilen (*) und Vergleichsbetonbauteilen, Fig. 3B einen Vergleich der mittleren Oberflächenwiderstände von erfindungs gemäßen Betonbauteilen (*) und Vergleichsbetonbauteilen,
Fig. 4A einen Vergleich der mittleren Durchgangswiderstände von erfindungs gemäßen Betonbauteilen (*) und Vergleichsbetonbauteilen, Fig. 4B einen Vergleich der mittleren Oberflächenwiderstände von erfindungs gemäßen Betonbauteilen (*) und Vergleichsbetonbauteilen.
AUSFÜHRUNGSBEISPIELE:
Anhand der nachfolgend aufgezeigten Versuchsreihen werden die Vorteile und speziellen Eigenschaften der erfindungsgemäßen Vorgehensweise veranschaulicht. Insbesondere zeigen die Versuchsreihen, dass die Verwendung der erfindungsgemäßen Basisrezeptur zu Betonbauteilen mit definierten bzw. verbesserten Leitfähigkeitseigenschaften führt. verwendete Materialien:
Zement:
• CEM I 42,5 R der Schwenk Zement AG, Werk Karlstadt
• CEM I 42,5 R der HeidelbergCement AG, Werk Burglengenfeld
• CEM ll/A-LL 42,5 N der Schwenk Zement AG, Werk Karlstadt
Gestein:
• 0/2 Rheinsand
• 2/8 Rheinkies
• 8/16 Rheinkies
• 0/2 Sand
• 2/8 Kalksteinsplitt
• 8/16 Kalksteinsplitt
• 4/8 quarzitisches Rundkorn, Donauregion (k = 4,14)
• 8/16 quarzitisches Rundkorn, Donauregion (k = 4,14)
Kohlenstofffasern:
• Graphitfasern der Länge 6 mm der SGL Carbon Group (376-006); Graphitfasern der Länge 3 mm der SGL Carbon Group (376-003); Tenax® Short Fiber; CF Trim HT-AN-07 bzw. Donacarbo® S
Graphitpartikel:
• Grafit® FL 0899; Grafit® AL 0699 bzw. Grafit® GHL 1660; Mechano- Lube® 1 P9; Mechano-Lube® 3P2; GraphTherm® 23/99.9 bzw. GraphCond® 15/95
Rußpartikel:
• Raven® P; Chezacarb® A; Printex® XE-2B; Vulcan® XC72 bzw. Super P® Fließmittel:
• SKY 643 MasterGlenium; SKY® 519 MasterGlenium; Alphalith Hyperflow 2060; Adva® Flow 342; Sika® Viscocrete 4077 bzw. TM ON-S 2000 Versuchsreihe 1
Es werden erfindungsgemäße Betonbauteile mit Vergleichsbauteilen, welche nur Kohlenstofffasern, aber keine Graphitpartikel und keine Rußpartikel aufweisen, gegenübergestellt. Probekörperherstellung
Zur Bestimmung der elektrischen Leitfähigkeit bzw. des elektrischen Widerstands werden zunächst Betonzusammensetzungen hergestellt, welche anschließend zu Betonbauteilen (d. h. Probekörper) verarbeitet werden: Die Betonzusammensetzungen enthalten jeweils 360 kg Zement (CEM I 42,5 R der Schwenk Zement KG), 180 kg Wasser, 1846,6 kg Gestein, wobei das Gestein eine Mischung aus 39 Gew.-% Rheinsand 0/2, 20,2 Gew.-% Rheinkies 2/8 und 40,8 Gew. -% Rheinkies 8/16 ist, sowie gegebenenfalls Fließmittel (z. B. 0,7 Gew.-%). Darüber hinaus enthalten die Probekörper noch Kohlenstofffasern (d. h. elektrisch leitfähige Kohlenstofffasern) und gegebenenfalls Graphit- sowie
Rußpartikel (d. h. elektrisch leitfähige Graphitpartikel [sog. Leitfähigkeitsgraphit] und elektrisch leitfähige Rußpartikel [sog. Leitfähigkeitsruß]), wobei die Mengen in Tabelle 1 angegeben sind:
Tabelle 1 :
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* erfindungsgemäß Die Betonzusammensetzungen V2 bis V6 und V8 bis V13 enthalten Kohlenstofffasern mit einer Faserlänge von 6 mm und die Betonzusammen setzungen V14 bis V17 enthalten Kohlenstofffasern mit einer Faserlänge von 3 mm, wobei die Kohlenstofffasern jeweils eine Dichte von 1 ,8 g/cm3 aufweisen. Die Graphit- und Rußpartikel werden in Form einer gemeinsamen wässrigen Dispersion eingesetzt, welche einen Graphitanteil von 33 Gew.-% und einen Rußanteil von 9 Gew.-% aufweist.
Zur Herstellung der Graphit- und Rußpartikel enthaltenden wässrigen Dispersion werden zunächst die Rußpartikel und das Wasser zu einer Dispersion verarbeitet und anschließend werden die Graphitpartikel eingearbeitet. Die Dispergierung (d. h. jeweils die Herstellung der entsprechenden Dispersion aus Rußpartikeln und Wasser und der Gesamtdispersion aus Rußpartikeln, Graphitpartikeln und Wasser) erfolgt in einer Perlmühle unter Verwendung von Stahlkugeln mit einem Durchmesser von 2,5 mm. Alternativ können auch Yttrium-stabilisierte Ceroxid- perlen mit einem Durchmesser im Bereich von 0,8 bis 2,5 mm verwendet werden. Grundsätzlich ist es auch möglich, die Dispersion in einem Ultraschallbad herzustellen.
Die Betonzusammensetzungen werden nach folgendem Verfahren hergestellt: Zunächst wird 1/3 des benötigten Anmach- bzw. Zugabewassers mit dem Gestein 5 Minuten lang vermischt. Anschließend werden die Kohlenstofffasern und gegebenenfalls die zuvor hergestellte, die Graphit- und Rußpartikel enthaltende Dispersion unter Mischen hinzugegeben und es wird für weitere 30 Sekunden gemischt. Nachdem das Gemenge für weitere 30 Sekunden gemischt worden ist, wird der Zement hinzuzugegeben und für weitere 30 Sekunden gemischt. Dann wird unter Mischen das restliche Anmach- bzw. Zugabewasser und darüber hinaus gegebenenfalls Fließmittel hinzuzugeben und schließlich die Gesamtmischung für weitere 45 Sekunden gemischt.
Die zu einer gleichmäßigen Masse vermischte Betonzusammensetzung wird dann in Formen zur Herstellung von Probekörpern mit der Abmessung Länge / Breite / Höhe = 500mm / 500 mm / 40 mm gefüllt und 120 Sekunden auf einem Rütteltisch verdichtet. Nach dem Abziehen der Oberfläche wird der Probekörper mit einer Folie bedeckt (wobei die Folie keinen Kontakt zur Oberfläche hat) und 9 Tage zum Abtrocknen und Aushärten (Abbinden) bei 20 °C gelagert. Nach Ablauf der 9 Tage werden die Probekörper ausgeschalt.
Messungen
Die elektrische Leitfähigkeit wird jeweils als Durchgangswiderstand und als Oberflächenwiderstand bestimmt, wobei die im Folgenden angegebenen Widerstandswerte jeweils Mittelwerte von 6 Einzelmessungen sind.
Die Widerstände werden direkt nach dem Ausschalen gemessen. Dann werden die Probekörper für weitere 5 Tage im Innenraum beim 20 °C gelagert und anschließend wird der Widerstand gemessen. Im Anschluss werden die Probekörper in einer Ofentrocknung bei 110 °C bis zu einer Betonfeuchte von 0 % getrocknet (hier: an Tag 21 nach Herstellung; d. h. nach 7 Tagen Ofentrocknung) bevor der Widerstand erneut gemessen wird.
Anschließend werden die Probekörper bei 30 % relativer Luftfeuchtigkeit in einem Klimasimulationsschrank gelagert und jeweils in Intervallen kontrolliert befeuchtet bis eine Massenkonstanz und somit Ausgleichsfeuchte erreicht wird. Nach Erreichen der Ausgleichsfeuchte (hier: an Tag 92 nach Herstellung; d. h. nach 71 Tagen bei 30 % relativer Luftfeuchtigkeit) werden jeweils der Durchgangswider stand und der Oberflächenwiderstand gemessen. Anschließend wird die relative Luftfeuchtigkeit auf 60 % erhöht und die Probekörper erneut bis zum Erreichen der Ausgleichsfeuchte kontrolliert befeuchtet (hier: an Tag 149 nach Herstellung; d. h. nach 57 Tagen bei 60 % relativer Luftfeuchtigkeit) und dann werden jeweils der Durchgangswiderstand und der Oberflächenwiderstand gemessen.
Die Messung des Durchgangswiderstands bezieht sich auf den elektrischen
Widerstand durch einen Probekörperquerschnitt, wobei dazu eine Messelektrode auf dem Probekörper platziert wird und der Probekörper auf einer Gegenelektrode in Form einer Edelstahlplatte liegt. Der Messaufbau ist auch in Fig. 1A skizziert, wobei 1 die Messelektrode, 2 das Betonbauteil (Probekörper), 3 die Gegenelektrode und 4 die isolierende Platte bezeichnet. Der Messaufbau entspricht im Wesentlichen der DIN EN ISO 61340-4-1 (VDE 0300-4-1), wobei die isolierende Platte eine Dicke von 12 mm (anstelle von 5 mm) und einen
Durchgangswiderstand von ungefähr 1013 W hat. Bei der Messung des Durchgangswiderstands werden pro Probekörper jeweils 6 Einzelmessungen durchgeführt, wobei die Messelektrode immer an den gleichen Stellen der Probe (vgl. Fig. 1 B) positioniert wird.
Die Messung des Oberflächenwiderstands bezieht sich auf den Widerstand zwischen zwei Messelektroden auf der Probekörperoberfläche, wobei dazu zwei Messelektroden mit einem Abstand der Mittelpunkte von 300 mm auf der Oberfläche platziert werden. Der Messaufbau ist in Fig. 2A skizziert, wobei 1 die Messelektroden, 2 das Betonbauteil (Probekörper) und 4 die isolierte Platte bezeichnet. Die spezifische Positionen der Messelektroden auf den Probekörpern ist in Fig. 2B dargestellt, wobei auch bei der Messung des Oberflächenwiderstands die Messelektroden immer an den gleichen Stellen positioniert werden. Der Messaufbau entspricht der DIN EN ISO 61340-4-1 (VDE 0300-4-1).
Ergebnisse
In Tabelle 2 sind jeweils die Mittelwerte des gemessenen Durchgangswiderstands angeführt, während in Tabelle 3 jeweils die Mittelwerte des gemessenen Oberflächenwiderstands der zuvor hergestellten Probekörper (Betonbauteile) angeführt sind. Tabelle 2: Durchganswiderstand [W]
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* erfindungsgemäß
Tabelle 3: Oberflächenwiderstand [W]
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* erfindungsgemäß Auswertung
Im Rahmen der Versuchsreihe 1 werden erfindungsgemäße Betonbauteile (welche Kohlenstofffasern sowie Graphit- und Rußpartikel aufweisen) und Vergleichsbeton bauteile (welche nur Kohlenstofffasern aufweisen; d. h. keine Graphit- und Rußpartikel) mit unterschiedlichen Mengen von sowohl Kohlenstofffasern als auch Graphit- und Rußpartikeln (wobei die Graphit- und Rußpartikel jeweils mit einem Verhältnis von 33 : 9 eingesetzt werden) verglichen, insbesondere wird der elektrische Widerstand (und somit die Leitfähigkeit) bestimmt.
In diesem Zusammenhang stellt der Probekörper V1 eine Referenzprobe dar (d. h. in Probekörper V1 sind weder Kohlenstofffasern noch Graphit- oder Rußpartikel enthalten).
Die Probekörper V2 und V8 enthalten jeweils 0,019 Gew.-% Kohlenstofffasern, und der erfindungsgemäße Probekörper V8 enthält darüber hinaus 0,372 Gew.-% Graphitpartikel und 0,102 Gew.-% Rußpartikel. Aus den zuvor aufgelisteten Widerstandswerten aus den Tabellen 2 und 3 geht hervor, dass der Widerstand jeweils bei dem erfindungsgemäßen Probekörper (V8) geringer als bei dem Vergleichsprobekörper (V2) oder zumindest im Wesentlichen unverändert ist; dies gilt sowohl für den Durchgangswiderstand als auch für den Oberflächenwiderstand.
Die Probekörper V3 und V9 enthalten jeweils 0,038 Gew.-% Kohlenstofffasern, und der erfindungsgemäße Probekörper V9 enthält darüber hinaus 0,372 Gew.-% Graphitpartikel und 0,102 Gew.-% Rußpartikel. Aus den zuvor aufgelisteten Widerstandswerten geht eindeutig hervor, dass der Widerstand jeweils bei dem erfindungsgemäßen Probekörper (V9) geringer als bei dem Vergleichsprobekörper (V3) oder zumindest im Wesentlichen unverändert ist; dies gilt sowohl für den Durchgangswiderstand als auch für den Oberflächenwiderstand.
Die Probekörper V4, V6, V10 und V13 enthalten jeweils 0,057 Gew. -% Kohlenstofffasern. Erfindungsgemäßer Probekörper V6 enthält darüber hinaus 0,248 Gew.-% Graphitpartikel und 0,068 Gew.-% Rußpartikel und der erfindungsgemäße Probekörper V10 enthält 0,372 Gew. -% Graphitpartikel und 0,102 Gew. -% Rußpartikel. Der erfindungsgemäße Probekörper V13 enthält 0,495 Gew. -% Graphitpartikel und 0,136 Gew. -% Rußpartikel. Aus den zuvor aufgelisteten Widerstandswerten geht eindeutig hervor, dass der Widerstand jeweils bei den erfindungsgemäßen Probekörpern (V6, V10 und V13) geringer als bei dem Vergleichsprobekörper (V4) oder zumindest im Wesentlichen unverändert ist; dies gilt sowohl für den Durchgangswiderstand als auch für den Oberflächenwiderstand.
Die Probekörper V5 und V11 enthalten jeweils 0,075 Gew. -% Kohlenstofffasern, und der erfindungsgemäße Probekörper V11 enthält darüber hinaus 0,372 Gew.-% Graphitpartikel und 0,102 Gew.-% Rußpartikel. Aus den zuvor aufgelisteten Widerstandswerten geht eindeutig hervor, dass der Widerstand bei dem erfindungsgemäßen Probekörper (V11) geringer als bei dem Vergleichsprobekör per (V4) oder zumindest im Wesentlichen unverändert ist; dies gilt sowohl für den Durchgangswiderstand als auch für den Oberflächenwiderstand.
Darüber hinaus können die erfindungsgemäße Probekörper V10 und V15 verglichen werden, welche jeweils 0,075 Gew.-% Kohlenstofffasern, 0,372 Gew.-% Graphitpartikel und 0,102 Gew. -% Rußpartikel enthalten, wobei die Kohlenstoff fasern in Probekörper V10 6 mm lang und die Kohlenstofffasern in Probekörper V15 3 mm lang sind. Aus den zuvor aufgelisteten Widerstandswerten geht hervor, dass bei der Verwendung der längeren Kohlenstofffasern ein geringerer Durchgangswiderstand sowie ein geringerer Oberflächenwiderstand und damit jeweils höhere Leitfähigkeitswerte vorliegen. Versuchsreihe 2
Es werden erfindungsgemäße Betonbauteile mit Vergleichsbauteilen, welche nur Graphitpartikel und Rußpartikel, aber keine Kohlenstofffasern aufweisen, gegenübergestellt.
Probekörperherstellung
Zur Bestimmung der elektrischen Leitfähigkeit bzw. des elektrischen Widerstands werden zunächst Betonzusammensetzungen hergestellt, welche anschließend zu Betonbauteilen (d. h. Probekörper) verarbeitet werden:
Die Betonzusammensetzungen enthalten jeweils 355 kg Zement (CEM I 42,5 R von Schwenk Zement KG bzw. CEM I 42,5 R der HeidelbergCement AG, Werk Burglengenfeld bzw. CEM ll/A-LL 42,5 N der Schwenk Zement AG, Werk Karlstadt), 177 kg Wasser, 1843 kg Gestein, wobei das Gestein eine Mischung aus 40 Gew.-% Kalksteinsplitt 0/2, 20 Gew.-% Kalksteinsplitt 2/8 und 40 Gew.-%
Kalksteinsplitt 8/16 ist, sowie 0,7 Gew. -% Fließmittel (SKY 643 MasterGlenium; SKY® 519 MasterGlenium; Alphalith Hyperflow 2060; Ad va® Flow 342; Sika® Viscocrete 4077 bzw. TM ON-S 2000). Darüber hinaus enthalten die Probekörper noch Graphit- und Rußpartikel (d. h. elektrisch leitfähige Graphitpartikel [sog. Leitfähigkeitsgraphit] und elektrisch leitfähige Rußpartikel [sog. Leitfähigkeitsruß]) und gegebenenfalls Kohlenstofffasern (d. h. elektrisch leitfähige Kohlenstofffasern), wobei die Mengen in Tabelle 4 angegeben sind:
Tabelle 4:
Figure imgf000074_0001
* erfindungsgemäß Die verwendeten Kohlenstofffasern haben eine Länge von 6 mm und eine Dichte von 1 ,8 g/cm3. Die Graphit- und Rußpartikel werden in Form einer wässrigen Dispersion eingesetzt, welche einen Graphitanteil von 33 Gew.-% und einen Rußanteil von 9 Gew.-% aufweist.
Zur Herstellung der Graphit- und Rußpartikel enthaltenden wässrigen Dispersion werden zunächst die Rußpartikel und das Wasser zu einer Dispersion verarbeitet und anschließend werden die Graphitpartikel eingearbeitet. Die Dispergierung (d. h. jeweils die Herstellung der entsprechenden Dispersion aus Rußpartikeln und Wasser und der Gesamtdispersion aus Rußpartikeln, Graphitpartikeln und Wasser) erfolgt in einer Perlmühle unter Verwendung von Stahlkugeln mit einem Durchmesser von 2,5 mm. Alternativ können auch Yttrium-stabilisierte Ceroxid perlen mit einem Durchmesser im Bereich von 0,8 bis 2,5 mm verwendet werden. Grundsätzlich ist es auch möglich, die Dispersion in einem Ultraschallbad herzustellen.
Die Betonzusammensetzungen werden nach folgendem Verfahren hergestellt: Zunächst wird 1/3 des benötigten Anmach- bzw. Zugabewassers mit dem Gestein 5 Minuten lang vermischt. Anschließend werden die Kohlenstofffasern und gegebenenfalls die zuvor hergestellte, die Graphit- und Rußpartikel enthaltende Dispersion unter Mischen hinzugegeben und es wird für weitere 30 Sekunden gemischt. Nachdem das Gemenge für weitere 30 Sekunden gemischt worden ist, wird der Zement hinzuzugegeben und für weitere 30 Sekunden gemischt. Dann wird unter Mischen das restliche Anmach- bzw. Zugabewasser und darüber hinaus Fließmittel hinzuzugeben und schließlich die Gesamtmischung für weitere 45 Sekunden gemischt.
Die zu einer gleichmäßigen Masse vermischte Betonzusammensetzung wird dann in Formen zur Herstellung von Probekörpern mit der Abmessung Län ge / Breite / Höhe = 500mm / 500 mm / 40 mm gefüllt und 120 Sekunden auf einem Rütteltisch verdichtet. Nach dem Abziehen der Oberfläche wird der Probekörper mit einer Folie bedeckt (wobei die Folie keinen Kontakt zur Oberfläche hat) und 7 Tage zum Abtrocknen und Aushärten (Abbinden) bei 20 °C gelagert. Nach Ablauf der 7 Tage werden die Probekörper ausgeschalt.
Messungen
Die elektrische Leitfähigkeit wird jeweils als Durchgangswiderstand und als Oberflächenwiderstand gemessen, wobei die im Folgenden angegebenen Widerstandswerte jeweils Mittelwerte von 6 Messungen sind. Die Widerstände werden direkt nach dem ausschalen gemessen. Dann werden die Probekörper weiter im Innenraum beim 20 °C gelagert und jeweils an Tag 10, 13, 16, 19, 22 und 31 nach Herstellung wird der Widerstand gemessen. Im Anschluss werden die Probekörper in einer Ofentrocknung bei 110 °C bis zu einer Betonfeuchte von 0 % getrocknet (hier: an Tag 38 nach Herstellung; d. h. nach 7 Tagen Ofentrocknung) bevor der Widerstand erneut gemessen wird.
Anschließend werden die Probekörper bei 30 % relativer Luftfeuchtigkeit in einem Klimasimulationsschrank gelagert und jeweils in Intervallen kontrolliert befeuchtet bis eine Massenkonstanz und somit Ausgleichsfeuchte erreicht wird. Nach Erreichen der Ausgleichsfeuchte (hier: an Tag 105 nach Herstellung; d. h. nach 67 Tagen bei 30 % relativer Luftfeuchtigkeit) werden jeweils der Durchgangswider stand und der Oberflächenwiderstand gemessen. Anschließend wird die relative Luftfeuchtigkeit auf 60 % erhöht und die Probekörper erneut bis zum Erreichen der Ausgleichsfeuchte kontrolliert befeuchtet (hier: an Tag 176 nach Herstellung; d. h. nach 71 Tagen bei 60 % relativer Luftfeuchtigkeit) und dann werden jeweils der Durchgangswiderstand und der Oberflächenwiderstand gemessen.
Die Messung des Durchgangswiderstands bezieht sich auf den elektrischen Widerstand durch einen Probekörperquerschnitt, wobei dazu eine Messelektrode auf dem Probekörper platziert wird und der Probekörper auf einer Gegenelektrode in Form einer Edelstahlplatte liegt. Der Messaufbau ist auch in Fig. 1A skizziert, wobei 1 die Messelektrode, 2 das Betonbauteil (Probekörper), 3 die Gegen elektrode und 4 die isolierende Platte bezeichnet. Der Messaufbau entspricht im Wesentlichen der DIN EN ISO 61340-4-1 (VDE 0300-4-1), wobei die isolierende Platte eine Dicke von 12 mm (anstelle von 5 mm) und einen Durchgangswiderstand von ungefähr 1013 W hat. Bei der Messung des Durchgangswiderstands werden pro Probekörper jeweils 6 Einzelmessungen durchgeführt, wobei die Messelektrode immer an den gleichen Stellen der Probe (vgl. Fig. 1 B) positioniert wird.
Die Messung des Oberflächenwiderstands bezieht sich auf den Widerstand zwischen zwei Messelektroden auf der Probekörperoberfläche, wobei dazu zwei Messelektroden mit einem Abstand der Mittelpunkte von 300 mm auf der Oberfläche platziert werden. Der Messaufbau ist in Fig. 2A skizziert, wobei 1 die Messelektroden, 2 das Betonbauteil (Probekörper) und 4 die isolierte Platte bezeichnet. Die spezifische Positionen der Messelektroden auf den Probekörpern ist in Fig. 2B dargestellt, wobei auch bei der Messung des Oberflächenwiderstands die Messelektroden immer an den gleichen Stellen positioniert werden. Der Messaufbau entspricht der DIN EN ISO 61340-4-1 (VDE 0300-4-1). Ergebnisse
In Tabellen 5a und 5b sind jeweils die Mittelwerte des Durchgangswiderstands angeführt, während in Tabellen 6a und 6b jeweils die Mittelwerte des Oberflächenwiderstands der zuvor hergestellten Probekörper angeführt sind.
Tabelle 5a: Durchganswiderstand [W]
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* erfindungsgemäß Tabelle 5b: Durchganswiderstand [W]
Figure imgf000077_0002
* erfindungsgemäß Tabelle 6a: Oberflächenwiderstand [W]
Figure imgf000078_0001
* erfindungsgemäß Tabelle 6b: Oberflächenwiderstand [W]
Figure imgf000078_0002
* erfindungsgemäß Auswertung
Im Rahmen der Versuchsreihe 2 werden erfindungsgemäße Betonbauteile (umfassend Graphit- und Rußpartikel sowie Kohlenstofffasern) und Vergleichs betonbauteile (umfassend nur Graphit- und Rußpartikel; d. h. keine Kohlenstoff fasern) mit unterschiedlichen Mengen von sowohl Kohlenstofffasern als auch Graphit- und Rußpartikeln (wobei die Graphit- und Rußpartikel jeweils mit einem Verhältnis von 33 : 9 eingesetzt werden) verglichen, insbesondere wird der elektrische Widerstand (und somit die Leitfähigkeit) bestimmt.
In diesem Zusammenhang stellt der Probekörper B1 eine Referenzprobe dar (d. h. in Probekörper B1 sind weder Kohlenstofffasern noch Graphit- oder Rußpartikel enthalten).
Alle erfindungsgemäßen Probekörper (d. h. Probekörper B7, B8, B11 , B12, B14, B16, B19, B22 und B23) und der Vergleichsprobekörper B2 enthalten jeweils 0,123 Gew.-% Graphitpartikel und 0,033 Gew.-% Rußpartikel.
Die erfindungsgemäßen Probekörper B7, B8 und B23 sowie der Vergleichs probekörper B2 enthalten jeweils den gleichen Zement (CEM ll/A-LL 42,5 N der Schwenk Zement AG, Werk Karlstadt), das gleiche Gestein und den gleichen Fließ stoff (SKY 643 MasterGlenium der BASF). Die erfindungsgemäßen Probekörper B7, B8 und B23 enthalten darüber hinaus noch unterschiedliche Mengen an Kohlenstofffasern (B7: 0,378 Gew.-%, B8: 0,151 Gew.-%, B23: 0,037 Gew.-%). Aus den zuvor aufgelisteten Widerstandswerten geht eindeutig hervor, dass der Widerstand jeweils bei den erfindungsgemäßen Probekörpern (B7, B8 und B23) wesentlich geringer ist als bei dem Vergleichsprobekörper (B2); dies gilt sowohl für den Durchgangswiderstand als auch für den Oberflächenwiderstand. Der Vergleich der Widerstände der erfindungsgemäßen Probekörper B7, B8 und B23 mit den Widerständen der Vergleichprobekörper B1 und B2 ist auch in Fig. 3A (Durchgangswiderstand) und 3B (Oberflächenwidertand) visualisiert.
Die erfindungsgemäßen Probekörper B12, B14 und B16 enthalten jeweils 0,378 Gew.-% Kohlenstofffasern. Jedoch wird bei dem erfindungsgemäßen Probekörper B14 ein anderer Fließstoff (Alphalith Hyperflow 2060 der Rhein Chemotechnik), bei dem erfindungsgemäßen Probekörper B16 wird ein anderer Zement (CEM I 42,5 R der Schwenk Zement AG, Werk Karlstadt) und bei dem erfindungsgemäßen Probekörper B12 werden sowohl ein anderer Fließstoff (Alphalith Hyperflow 2060 der Rhein Chemotechnik) als auch ein anderer Zement (CEM I 42,5 R der Schwenk Zement AG, Werk Karlstadt) als bei dem erfindungs- gemäßen Probekörper B7 (wobei die Mengen identisch sind) verwendet. Insgesamt geht aus den zuvor aufgelisteten Widerstandswerten eindeutig hervor, dass - unabhängig von dem eingesetzten Zement und dem eingesetzten Fließstoff - der Widerstand jeweils bei den erfindungsgemäßen Probekörpern (B12, B14 und B16) wesentlich geringer ist als bei dem Vergleichsprobekörper (B2); dies gilt sowohl für den Durchgangswiderstand als auch für den Oberflächenwiderstand. Darüber hinaus geht auch eindeutig aus den zuvor aufgelisteten Widerstandswerten hervor, dass sowohl der verwendete Zement als auch das verwendete Fließmittel keinen wesentlichen Einfluss auf den Widerstand (und somit die Leitfähigkeit) der Beton bauteile haben.
Auch das verwendete Gestein hat keinen wesentlichen Einfluss auf den Widerstand (und somit die Leitfähigkeit) der Betonbauteile, wie aus dem Vergleich der erfindungsgemäßen Probekörper B7 und B22 hervorgeht, wobei in Probekörper B22 ein anderes Gestein, nämlich Kies (in Form einer Mischung aus 40 Gew.-% 0/2 Sand, 20 Gew.-% 4/8 quarzitisches Rundkorn, Donauregion (k = 4,14) und 40 Gew.-% 8/16 quarzitisches Rundkorn, Donauregion (k = 4,14)) eingesetzt wird.
Auch bei Verwendung einer größeren Menge an Graphit- und Rußpartikeln in Vergleichsprobekörpern weisen alle erfindungsgemäßen Probekörper einen wesentlich niedrigen Widerstand (und somit eine wesentlich höhere Leitfähigkeit) auf: Vergleichsprobekörper B3 enthält 0,246 Gew.-% Graphitpartikel und 0,067 Gew.-% Rußpartikel, Vergleichsprobekörper B4 enthält 0,491 Gew.-% Graphitpartikel und 0,134 Gew. -% Rußpartikel, Vergleichsprobekörper B5 enthält 0,734 Gew.-% Graphitpartikel und 0,201 Gew.-% Rußpartikel, Vergleichsprobe körper B6 enthält 1 ,218 Gew.-% Graphitpartikel und 0,335 Gew.-% Rußpartikel. In den Fig. 4A (Durchgangswiderstand) und 4B (Oberflächenwiderstand) ist der deutlich geringere Widerstand der erfindungsgemäßen Probekörper B7 und B10 im Vergleich zu allen Vergleichprobekörper (d. h. B1 , B2, B3, B5, B5 und B6) visualisiert.
Zusammenfassung und Schlussfolgerungen
Insgesamt geht aus den Ausführungsbeispielen hervor, dass erfindungsgemäße Betonkörper, welche Kohlenstofffasern, Graphitpartikel und Rußpartikel enthalten, einen geringeren Widerstand und somit eine höhere Leitfähigkeit aufweisen als Betonkörper, welche entweder nur Kohlenstofffasern oder nur Graphitpartikel und Rußpartikel enthalten. Insbesondere liegt ein unerwarteter synergistischer Effekt vor und durch die Verwendung einer erfindungsgemäßen Basisrezeptur (d. h. sowohl von Kohlenstofffasern als auch von Graphit- und Rußpartikeln) wird der Widerstand stark verringert bzw. die Leitfähigkeit maßgeblich erhöht.
Darüber hinaus liegt ein geringerer Widerstand bei der Verwendung von Kohlenstofffasern mit einer Länge von 6 mm vor als bei der Verwendung von Kohlenstofffasern mit einer Länge von 3 mm. Weiterhin kann auch über die spezifische Menge an eingesetzten Kohlenstofffasern sowie Graphit- und Rußpartikeln der Widerstand weiterführend bzw. spezifisch eingestellt werden.
Auch geht aus den Ausführungsbeispielen sowie insbesondere Fig. 3A, 3B, 4A und 4B hervor, dass der Widerstand der erfindungsgemäßen Betonbauteile bei unterschiedlichen Bedingungen, insbesondere unterschiedlichen Luftfeuchtigkeit, in einem zumindest im Wesentlichen konstanten bzw. eng begrenzten Bereich bleibt; d. h. der Widerstand bzw. die Leitfähigkeit kann zumindest im Wesentlichen unabhängig von den äußeren Gegebenheiten ausgebildet werden.
Schließlich beeinflusst die Verwendung unterschiedlicher Zemente, Fließmittel und/oder Gesteine den Widerstand der Betonkörper im Wesentlichen nicht.
Insgesamt eignen sich die erfindungsgemäßen Betonbauteile somit für eine Vielzahl von Anwendungen:
Die erfindungsgemäßen Betonbauteile weisen jeweils einen Widerstand von < 109 W auf und können somit beispielsweise auch in elektrostatisch geschützten Bereichen eingesetzt werden; d. h. die Betonteile gewährleisten einen effektiven Schutz vor unerwünschten bzw. unkontrollierten elektrostatischen Entladungen (BSD).
Weiterhin kommt aber auch die Verwendung der erfindungsgemäßen Betonbauteile als Bodenfläche, welche beispielsweise das induktive Laden von Fahrzeugen oder dergleichen ermöglicht, in Betracht. Darüber hinaus können die erfindungsgemäßen Betonbauteile beispielsweise auch beheizbar ausgebildet werden oder grundsätzlich für berührungssensitive Schaltungen bzw. im Bereich der Sensorik eingesetzt werden. Insbesondere durch den synergistischen Effekt der Kombination von Kohlenstofffasern mit Graphit- und Rußpartikeln kann eine besonders hohe Leitfähigkeit erreicht werden. Dabei ist es aber gleichermaßen auch möglich, z. B. durch die spezielle Auswahl der Mengen und Verhältnisse den Widerstand bzw. die Leitfähigkeit dahingehend zielgerichtet einzustellen, dass auch Betonbauteile mit reduzierter, aber gleichermaßen noch hohen Leitfähigkeit bereitgestellt werden können.

Claims

Patentansprüche:
1. Basisrezeptur (Basispräparation), insbesondere Basisrezeptur für eine hydraulische Bindemittelzusammensetzung, vorzugsweise Basisrezeptur für eine Betonzusammensetzung, insbesondere zur Herstellung elektrisch leitfähiger Bauteile, vorzugsweise elektrisch leitfähiger Betonbauteile, wobei die Basisrezeptur
(A) eine erste Komponente (A), welche Kohlenstofffasern, insbesondere carbonisierte und/oder graphitierte Kohlenstofffasern, vorzugsweise Graphitfasern, aufweist oder hieraus besteht, einerseits und
(B) eine zweite Komponente (B), welche Graphitpartikel und/oder Rußpartikel, insbesondere Graphitpartikel gegebenenfalls zusammen mit Rußpartikeln, vorzugsweise Graphitpartikel und Rußpartikel, auf weist, andererseits umfasst, wobei die Basisrezeptur außerdem mindestens ein hydraulisches Bindemittel, insbesondere Zement und/oder Kalk, vorzugsweise Zement, enthält.
2. Basisrezeptur nach Anspruch 1 , wobei die Kohlenstofffasern elektrisch leitfähig sind.
3. Basisrezeptur nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Graphitpartikel und/oder die Rußpartikel, vorzugsweise die Graphitpartikel und die Rußpartikel, jeweils elektrisch leitfähig sind; und/oder wobei die Graphitpartikel als Leitgraphitpartikel (partikulärer Leitgraphit bzw. partikulärer Leitfähigkeitsgraphit) ausgebildet sind; und/oder wobei die Rußpartikel als Leitrußpartikel (partikulärer Leitruß bzw. partikulärer Leitfähigkeitsruß) und/oder als partikulärer Conductive Carbon Black ausgebildet sind; und/oder wobei die Kohlenstofffasern und die Graphitpartikel und/oder die Rußpartikel, vorzugsweise die Kohlenstofffasern und die Graphitpartikel und die Rußpartikel, elektrisch leitfähig sind; und/oder wobei die Kohlenstofffasern, die Graphitpartikel und/oder die Rußpartikel, unabhängig voneinander, jeweils eine elektrische Leitfähigkeit, insbesondere spezifische elektrische Leitfähigkeit, im Bereich von 1013 S/cm bis 106 S/cm, insbesondere im Bereich von 1012 S/cm bis 105 S/cm, vorzugsweise im Bereich von 101° S/cm bis 104 S/cm, bevorzugt im Bereich von 109 S/cm bis 103 S/cm, aufweisen.
4. Basisrezeptur nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Kohlenstofffasern eine elektrische Leitfähigkeit, insbesondere spezifische elektrische Leitfähigkeit, im Bereich von 0,1 S/cm bis 10.000 S/cm, insbesondere im Bereich von 0,2 S/cm bis 2.000 S/cm, vorzugsweise im Bereich von 0,35 S/cm bis 1.000 S/cm, bevorzugt im Bereich von 0,4 S/cm bis 700 S/cm, insbesondere bezogen auf eine Einzelfaser (Einzelfilament), aufweisen; und/oder wobei die Kohlenstofffasern einen elektrischen Widerstand, insbesondere spezifischen elektrischen Widerstand, im Bereich von 0,0001 W-cm bis 10 Q cm, insbesondere im Bereich von 0,0005 W-cm bis 5 W-crn, vorzugs weise im Bereich von 0,001 W-cm bis 3 W-crn, bevorzugt im Bereich von 0,0015 W-cm bis 2,5 W-crn, insbesondere bezogen auf eine Einzelfaser (Einzelfilament), aufweisen; und/oder wobei die Basisrezeptur die Kohlenstofffasern in einer Menge im Bereich von 0,001 Gew.-% bis 10 Gew.-%, insbesondere im Bereich von 0,005 Gew. -% bis 8 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 0,01 Gew.-% bis 6 Gew.-%, bevorzugt im Bereich von 0,02 Gew.-% bis 5 Gew.-%, besonders bevorzugt im Bereich von 0,02 Gew.-% bis 2 Gew.-%, bezogen auf die Basisrezeptur, enthält; und/oder wobei die Basisrezeptur die Kohlenstofffasern in einer Menge im Bereich von 0,001 Vol.-% bis 10 Vol.-%, insbesondere im Bereich von 0,005 Vol.-% bis 5 Vol.-%, vorzugsweise im Bereich von 0,01 Vol.-% bis 3 Vol.-%, bevorzugt im Bereich von 0,015 Vol.-% bis 2,5 Vol.-%, bezogen auf die Basisrezeptur, enthält. 5. Basisrezeptur nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Basisrezeptur die Graphitpartikel in einer Menge im Bereich von 0,005 Gew.-% bis 15 Gew.-%, insbesondere im Bereich von 0,01 Gew.-% bis 12 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 0,05 Gew.-% bis 10 Gew.-%, bevorzugt im Bereich von 0,1 Gew. -% bis 8 Gew.-%, bezogen auf die Basisrezeptur, enthält; und/oder wobei die Basisrezeptur die Rußpartikel in einer Menge im Bereich von 0,0001 Gew.-% bis 5 Gew.-%, insbesondere im Bereich von 0,001 Gew.-% bis 4 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 0,005 Gew.-% bis 3 Gew.-%, bevorzugt im Bereich von 0,01 Gew.-% bis 2,5 Gew.-%, bezogen auf die Basisrezeptur, enthält.
6. Basisrezeptur nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Basisrezeptur die Graphitpartikel und die Kohlenstofffasern in einem Gewichtsverhältnis von Graphitpartikeln zu Kohlenstofffasern
[Graphitpartikel : Kohlenstofffasern] im Bereich von 1 .500 : 1 bis 1 : 5, insbesondere im Bereich von 1.000 : 1 bis 1 : 1 , vorzugsweise im Bereich von 500 : 1 bis 2 : 1 , bevorzugt im Bereich von 300 : 1 bis 3 : 1 , enthält; und/oder wobei die Basisrezeptur die Graphitpartikel und die Kohlenstofffasern in einem Gewichtsverhältnis von Graphitpartikeln zu Kohlenstofffasern
[Graphitpartikel : Kohlenstofffasern] von größer 1 , insbesondere größer 1 ,5, vorzugsweise größer 2, enthält; und/oder wobei die Basisrezeptur die Rußpartikel und die Kohlenstofffasern in einem Gewichtsverhältnis von Rußpartikeln zu Kohlenstofffasern [Rußparti kel : Kohlenstofffasern] im Bereich von 50 : 1 bis 1 : 500, insbesondere im Bereich von 10 : 1 bis 1 : 300, vorzugsweise im Bereich von 7 : 1 bis 1 : 150, bevorzugt im Bereich von 5 : 1 bis 1 : 100, enthält; und/oder wobei die Basisrezeptur die Graphitpartikel und die Rußpartikel in einem Gewichtsverhältnis von Graphitpartikeln zu Rußpartikeln [Graphitparti kel : Rußpartikel] im Bereich von 500 : 1 bis 1 : 2, insbesondere im Bereich von 200 : 1 bis 1 : 1 , vorzugsweise im Bereich von 100 : 1 bis 1 ,5 : 1 , bevorzugt im Bereich von 10 : 1 bis 2 : 1 , besonders bevorzugt im Bereich von 6 : 1 bis 3 : 1 , enthält. 7. Basisrezeptur nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Kohlenstofffasern eine absolute Faserlänge im Bereich von 0,4 mm bis 16 mm, insbesondere im Bereich von 0,9 mm bis 11 mm, vorzugsweise im Bereich von 1 ,5 mm bis 9 mm, bevorzugt im Bereich von 2 mm bis 8 mm, aufweisen; und/oder wobei die Kohlenstofffasern eine absolute Faserlänge von etwa 3 mm oder von etwa 6 mm aufweisen; und/oder wobei die Kohlenstofffasern eine mittlere Faserlänge, insbesondere eine mittlere Faserlänge D50, im Bereich von 0,5 mm bis 15 mm, insbesondere im Bereich von 1 mm bis 10 mm, vorzugsweise im Bereich von 2 mm bis 8 mm, bevorzugt im Bereich von 2,5 mm bis 7 mm, aufweisen; und/oder wobei die Kohlenstofffasern eine mittlere Faserlänge, insbesondere eine mittlere Faserlänge D50, von etwa 3 mm oder von etwa 6 mm aufweisen; und/oder wobei die Kohlenstofffasern einen absoluten Faserdurchmesser im Bereich von 4 pm bis 42 gm, insbesondere im Bereich von 7 pm bis 27 pm, vorzugsweise im Bereich von 9 pm bis 22 pm, aufweisen; und/oder wobei die Kohlenstofffasern einen mittleren Faserdurchmesser, insbesondere mittleren Faserdurchmesser D50, im Bereich von 5 pm bis 40 pm, insbesonde re im Bereich von 8 pm bis 25 pm, vorzugsweise im Bereich von 10 pm bis 20 pm, aufweisen; und/oder wobei die Kohlenstofffasern ein Aspektverhältnis, berechnet als Verhältnis von Faserlänge zu Faserdurchmesser und bezogen auf eine Einzelfaser, im Bereich von 2 bis 4.000, insbesondere im Bereich von 5 bis 3.000, vorzugsweise im Bereich von 10 bis 2.000, bevorzugt im Bereich von 100 bis 1.500, aufweisen; und/oder wobei die Kohlenstofffasern eine Dichte im Bereich von 0,5 g/cm3 bis 5 g/cm3, insbesondere im Bereich von 0,8 g/cm3 bis 4 g/cm3, vorzugsweise im Bereich von 1 g/cm3 bis 3 g/cm3, bevorzugt im Bereich von 1 ,2 g/cm3 bis 2,5 g/cm3, besonders bevorzugt im Bereich von 1 ,4 g/cm3 bis 2 g/cm3, aufweisen; und/oder wobei die Kohlenstofffasern eine Schüttdichte im Bereich von 5 g/l bis 800 g/l, insbesondere im Bereich von 7,5 g/l bis 600 g/l, vorzugsweise im Bereich von 10 g/l bis 500 g/l, aufweisen; und/oder wobei die Kohlenstofffasern eine Zugfestigkeit im Bereich von 0,2 GPa bis 10 GPa, insbesondere im Bereich von 0,5 GPa bis 8 GPa, vorzugsweise im Bereich von 0,7 GPa bis 6 GPa, aufweisen; und/oder wobei die Kohlenstofffasern ein Zug-E-Modul (Elastizitätsmodul) im Bereich von 10 GPa bis 500 GPa, insbesondere im Bereich von 20 GPa bis 400 GPa, vorzugsweise im Bereich von 30 GPa bis 300 GPa, aufweisen; und/oder wobei die Kohlenstofffasern eine Bruchdehnung im Bereich von 0,5 % bis 5 %, insbesondere im Bereich von 0,75 % bis 4 %, vorzugsweise im Bereich von 1 % bis 3 %, aufweisen; und/oder wobei die Kohlenstofffasern einen Kohlenstoffgehalt von mindestens 90 Gew.-%, insbesondere mindestens 92 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 94 Gew.-%, bevorzugt mindestens 95 Gew.-%, bezogen auf die Kohlenstoff fasern, aufweisen.
8. Basisrezeptur nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Basisrezeptur und/oder die Komponente (A) zudem gemahlene und/oder gehäckselte, insbesondere gemahlene, Kohlenstofffasern (Zusatzkohlenstofffasern) enthält.
9. Basisrezeptur nach Anspruch 8, wobei die gemahlenen und/oder gehäckselten Kohlenstofffasern eine elektrische Leitfähigkeit, insbesondere spezifische elektrische Leitfähigkeit, im Bereich von 0,1 S/cm bis 10.000 S/cm, insbesondere im Bereich von 0,2 S/cm bis 2.000 S/cm, vorzugsweise im Bereich von 0,35 S/cm bis 1.000 S/cm, bevorzugt im Bereich von 0,4 S/cm bis 700 S/cm, insbesondere bezogen auf eine Einzelfaser (Einzelfilament), aufweisen; und/oder wobei die gemahlenen und/oder gehäckselten Kohlenstofffasern einen elektrischen Widerstand, insbesondere spezifischen elektrischen Widerstand, im Bereich von 0,0001 W-cm bis 10 Q cm, insbesondere im Bereich von 0,0005 W-cm bis 5 W-crn, vorzugsweise im Bereich von 0,001 W-cm bis 3 W oiti, bevorzugt im Bereich von 0,0015 W-cm bis 2,5 W-crn, insbesondere bezogen auf eine Einzelfaser (Einzelfilament), aufweisen; und/oder wobei die gemahlenen und/oder gehäckselten Kohlenstofffasern eine absolute Faserlänge im Bereich von 0,4 gm bis 1.100 gm, insbesondere im Bereich von 0,7 gm bis 950 gm, vorzugsweise im Bereich von 0,9 gm bis 850 gm, aufweisen; und/oder wobei die gemahlenen und/oder gehäckselten Kohlenstofffasern eine mittlere Faserlänge, insbesondere eine mittlere Faserlänge D50, im Bereich von 0,5 gm bis 1.000 gm, insbesondere im Bereich von 0,8 gm bis 900 gm, vorzugsweise im Bereich von 1 gm bis 800 gm, aufweisen; und/oder wobei die gemahlenen und/oder gehäckselten Kohlenstofffasern einen absoluten Faserdurchmesser im Bereich von 0,4 gm bis 32 gm, insbesondere im Bereich von 0,6 gm bis 22 gm, vorzugsweise im Bereich von 0,8 gm bis 17 gm, aufweisen; und/oder wobei die gemahlenen und/oder gehäckselten Kohlenstofffasern einen mittleren Faserdurchmesser, insbesondere mittleren Faserdurchmesser D50, im Bereich von 0,5 gm bis 30 gm, insbesondere im Bereich von 0,7 gm bis 20 gm, vorzugsweise im Bereich von 0,9 gm bis 15 gm, aufweisen; und/oder wobei die gemahlenen und/oder gehäckselten Kohlenstofffasern ein Aspektverhältnis, berechnet als Verhältnis von Faserlänge zu Faserdurch messer und bezogen auf eine Einzelfaser, im Bereich von 1 bis 100, insbesondere im Bereich von 2 bis 50, aufweisen; und/oder wobei die gemahlenen und/oder gehäckselten Kohlenstofffasern eine Dichte im Bereich von 0,5 g/cm3 bis 5 g/cm3, insbesondere im Bereich von 0,8 g/cm3 bis 4 g/cm3, vorzugsweise im Bereich von 1 g/cm3 bis 3 g/cm3, bevorzugt im Bereich von 1 ,2 g/cm3 bis 2,5 g/cm3, besonders bevorzugt im Bereich von 1 ,4 g/cm3 bis 2 g/cm3, aufweisen; und/oder wobei die gemahlenen und/oder gehäckselten Kohlenstofffasern eine
Schüttdichte im Bereich von 10 g/l bis 1.500 g/l, insbesondere im Bereich von 20 g/l bis 1.200 g/l, vorzugsweise im Bereich von 50 g/l bis 1.000 g/l, aufweisen; und/oder wobei die gemahlenen und/oder gehäckselten Kohlenstofffasern eine
Zugfestigkeit im Bereich von 0,2 GPa bis 10 GPa, insbesondere im Bereich von 0,5 GPa bis 8 GPa, vorzugsweise im Bereich von 0,7 GPa bis 6 GPa, aufweisen; und/oder wobei die gemahlenen und/oder gehäckselten Kohlenstofffasern ein Zug-E- Modul (Elastizitätsmodul) im Bereich von 10 GPa bis 500 GPa, insbesondere im Bereich von 20 GPa bis 400 GPa, vorzugsweise im Bereich von 30 GPa bis 300 GPa, aufweisen; und/oder wobei die gemahlenen und/oder gehäckselten Kohlenstofffasern eine Bruchdehnung im Bereich von 0,5 % bis 5 %, insbesondere im Bereich von 0,75 % bis 4 %, vorzugsweise im Bereich von 1 % bis 3 %, aufweisen; und/oder wobei die gemahlenen und/oder gehäckselten Kohlenstofffasern einen Kohlenstoffgehalt von mindestens 90 Gew.-%, insbesondere mindestens 92 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 94 Gew.-%, bevorzugt mindestens 95 Gew.-%, bezogen auf die Kohlenstofffasern, aufweisen; und/oder wobei die Basisrezeptur die gemahlenen und/oder gehäckselten Kohlenstoff fasern in einer Menge im Bereich von 0,0001 Gew.-% bis 5 Gew.-%, insbesondere im Bereich von 0,001 Gew.-% bis 2 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 0,01 Gew.-% bis 1 Gew.-%, bezogen auf die Basisrezeptur, enthält.
10. Basisrezeptur nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Kohlenstofffasern und/oder die gemahlenen und/oder gehäckselten Kohlenstofffasern erhältlich und/oder erhalten sind durch Carbonisierung und/oder Graphitierung eines synthetischen Ausgangsmaterials, vorzugswei se Polyacrylnitril (PAN), insbesondere wobei vor der Carbonisierung eine Oxidation des Ausgangsmaterials durchgeführt worden ist; oder wobei die Kohlenstofffasern und/oder die gemahlenen und/oder gehäckselten Kohlenstofffasern, erhältlich sind durch Carbonisierung und/oder Graphitie rung von Pech als Ausgangsmaterial; und/oder wobei die Kohlenstofffasern und/oder die gemahlenen und/oder gehäckselten Kohlenstofffasern an ihrer Oberfläche mit mindestens einem Oberflächenmo- dizierungsmittel, insbesondere zu Verbesserung der Einarbeitbarkeit und/oder Inkorporation der Kohlenstofffasern in hydraulische Bindemittel systeme, ausgerüstet und/oder versehen sind; und/oder wobei die Kohlenstofffasern und/oder die gemahlenen und/oder gehäckselten Kohlenstofffasern geschlichtet sind und/oder mit einer Schlichtung ausgerüs tet sind, vorzugsweise mittels mindestens eines Schlichtmittels, insbesondere wobei das Schlichtmittel ausgewählt ist aus der Gruppe von Polyurethanen, Epoxiden, Glycerin und aromatischen Polymeren sowie deren Kombinationen oder Mischungen.
11. Basisrezeptur nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Graphitpartikel synthetisch oder natürlich, insbesondere synthe tisch, sind; und/oder wobei die Graphitpartikel eine absolute Teilchengröße im Bereich von 0,05 pm bis 120 pm, insbesondere im Bereich von 0,3 pm bis 110 pm, vorzugsweise im Bereich von 0,5 pm bis 100 pm, bevorzugt im Bereich von
1 .5 pm bis 90 pm, aufweisen; und/oder wobei die Graphitpartikel eine mittlere Teilchengröße, insbesondere eine mittlere Teilchengröße D50, im Bereich von 0,1 pm bis 100 pm, insbesondere im Bereich von 0,5 pm bis 80 pm, vorzugsweise im Bereich von 1 pm bis 50 pm, bevorzugt im Bereich von 2 pm bis 40 pm, aufweisen; und/oder wobei die Graphitpartikel eine spezifische Oberfläche (BET-Oberfläche) im Bereich von 1 m2/g bis 1.000 m2/g, insbesondere im Bereich von 2 m2/g bis 500 m2/g, vorzugsweise im Bereich von 4 m2/g bis 400 m2/g, bevorzugt im Bereich von 5 m2/g bis 300 m2/g, aufweisen; und/oder wobei die Graphitpartikel einen Kohlenstoffgehalt von mindestens 80 Gew.-%, insbesondere mindestens 90 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 95 Gew.-%, bevorzugt mindestens 98 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 99 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt mindestens 99,5 Gew.-%, weiter bevorzugt mindestens 99,9 Gew.-%, bezogen auf die Graphitpartikel, aufweisen; und/oder wobei die Graphitpartikel einen Kohlenstoffgehalt im Bereich von 80 Gew.-% bis 99,999 Gew.-%, insbesondere im Bereich von 90 Gew.-% bis
99.5 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 95 Gew.-% bis 99 Gew.-%, bezogen auf die Graphitpartikel, aufweisen; und/oder wobei die Graphitpartikel eine Stampfdichte im Bereich von 0,4 g/cm3 bis 2 g/cm3, insbesondere im Bereich von 0,6 g/cm3 bis 1 ,5 g/cm3, vorzugsweise im Bereich von 0,7 g/cm3 bis 1 ,2 g/cm3, aufweisen.
12. Basisrezeptur nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Rußpartikel eine absolute Teilchengröße im Bereich von 8 nm bis 82 nm, insbesondere im Bereich von 12 nm bis 72 nm, vorzugsweise im Bereich von 12 nm bis 47 nm, bevorzugt im Bereich von 18 nm bis 32 nm, aufweisen; und/oder wobei die Rußpartikel eine mittlere Teilchengröße, insbesondere eine mittlere Teilchengröße D50, im Bereich von 10 nm bis 80 nm, insbesondere im Bereich von 15 nm bis 70 nm, vorzugsweise im Bereich von 15 nm bis 45 nm, bevorzugt im Bereich von 20 nm bis 30 nm, aufweisen; und/oder wobei die Rußpartikel eine spezifische Oberfläche (BET-Oberfläche) im Bereich von 50 m2/g bis 1.000 m2/g, insbesondere im Bereich von 80 m2/g bis 650 m2/g, vorzugsweise im Bereich von 90 m2/g bis 250 m2/g, bevorzugt im Bereich von 105 m2/g bis 150 m2/g, aufweisen; und/oder wobei die Rußpartikel eine STSA-Oberfläche (Statistische Dicke-Oberfläche) im Bereich von 10 m2/g bis 500 m2/g, insbesondere im Bereich von 30 m2/g bis 400 m2/g, vorzugsweise im Bereich von 50 m2/g bis 250 m2/g, bevorzugt im Bereich von 70 m2/g bis 150 m2/g, aufweisen; und/oder wobei die Rußpartikel eine Ölabsorption im Bereich von 50 ml/100g bis 1 .000 ml/100g, insbesondere im Bereich von 80 ml/100g bis 420 ml/100g, vorzugsweise im Bereich von 100 ml/100g bis 250 ml/100g, bevorzugt im Bereich von 110 ml/100g bis 200 ml/100g, besonders bevorzugt im Bereich von 115 ml/100g bis 150 ml/100g, aufweisen; und/oder wobei die Rußpartikel eine lodzahl im Bereich von 10 mg/g bis 500 mg/g, insbesondere im Bereich von 20 mg/g bis 400 mg/g, vorzugsweise im Bereich von 50 mg/g bis 300 mg/g, bevorzugt im Bereich von 80 mg/g bis 200 mg/g, aufweisen; und/oder wobei die Rußpartikel einen Aschegehalt von höchstens 1 ,5 Gew.-%, insbesondere höchstens 1 Gew.-%, vorzugsweise höchstens 0,8 Gew.-%, bevorzugt höchstens 0,5 Gew.-%, aufweisen. 13. Basisrezeptur nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das hydraulische Bindemittel ein Zement ist; und/oder wobei das hydraulische Bindemittel ausgewählt ist aus der Gruppe von Portlandzement, Portlandkompositzement, Hochofenzement, Puzzolan zemente und Kompositzement sowie deren Mischungen oder Kombinationen, vorzugsweise Portlandzement; und/oder wobei die Basisrezeptur das hydraulische Bindemittel in einer Menge im Bereich von 2 Gew.-% bis 60 Gew.-%, insbesondere im Bereich von 5 Gew.-% bis 50 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 7,5 Gew.-% bis 40 Gew.-%, bevorzugt im Bereich von 10 Gew.-% bis 35 Gew.-%, bezogen auf die Basisrezeptur, enthält.
14. Basisrezeptur nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Basisrezeptur mindestens ein Additiv enthält, wobei das Additiv ausgewählt ist aus der Gruppe von Zusatzmitteln, insbesondere Beton zusatzmitteln, Zusatzstoffen, insbesondere Betonzusatzstoffen, und Zuschlägen, insbesondere Betonzuschlägen, sowie deren Mischungen oder Kombinationen.
15. Basisrezeptur nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Basisrezeptur mindestens ein Zusatzmittel, insbesondere Betonzusatzmittel, enthält; insbesondere wobei das Zusatzmittel, insbesondere Betonzusatzmittel, ausgewählt ist aus der Gruppe von Betonverflüssigern, Fließmitteln, Luftporenbildnern, Lichtungsmitteln, Verzögerern, Erhärtungsbeschleunigern, Erstarrungsbeschleunigern, Stabilisierern, Viskositätsmodifizierern, Chromatreduzierern, Recyclinghilfen, Schaumbildnern, Sedimentationsredu- zierern, Passivatoren und Schwindreduzierern sowie deren Mischungen oder Kombinationen, insbesondere ausgewählt aus der Gruppe von Betonverflüs sigern, Fließmitteln, Luftporenbildnern, Dichtungsmitteln, Verzögerern, Erhärtungsbeschleunigern, Erstarrungsbeschleunigern, Stabilisierern und Viskositätsmodifizierern sowie deren Mischungen oder Kombinationen; und/oder wobei die Basisrezeptur das Zusatzmittel, insbesondere Betonzusatzmittel, in einer Menge im Bereich von 0,0001 Gew.-% bis 10 Gew.-%, insbesondere im Bereich von 0,001 Gew.-% bis 8 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 0,01 Gew.-% bis 5 Gew.-%, bevorzugt im Bereich von 0,05 Gew.-% bis 3 Gew.-%, besonders bevorzugt im Bereich von 0,1 Gew.-% bis 2,5 Gew.-%, bezogen auf die Basisrezeptur, enthält.
16. Basisrezeptur nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Basisrezeptur mindestens einen Zusatzstoff, insbesondere Betonzusatzstoff, enthält; insbesondere wobei der Zusatzstoff, insbesondere Betonzusatzstoff, ausgewählt ist aus der Gruppe von inaktiven Zusatzstoffen, puzzolanischen Zusatzstoffen, latent hydraulischen Zusatzstoffen und organischen Zusatz stoffen sowie deren Mischungen oder Kombinationen; und/oder insbesondere wobei der Zusatzstoff, insbesondere Betonzusatzstoff, ausgewählt ist aus der Gruppe von Gesteinsmehlen, Pigmenten, Trass, Hochofenschlacken, Bentoniten, Flugasche, Hüttensandmehl, Silikastaub und Silikasuspensionen sowie deren Mischungen oder Kombinationen, vorzugs weise ausgewählt aus der Gruppe von Gesteinsmehlen, Pigmenten, Trass, Hochofenschlacken, Bentoniten, Flugasche und Hüttensandmehl sowie deren Mischungen oder Kombinationen; und/oder wobei die Basisrezeptur den Zusatzstoff, insbesondere Betonzusatzstoff, in einer Menge im Bereich von 0,1 Gew.-% bis 45 Gew.-%, insbesondere im Bereich von 0,5 Gew.-% bis 40 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 1 Gew.-% bis 35 Gew.-%, bevorzugt im Bereich von 1 ,5 Gew. -% bis 30 Gew.-%, besonders bevorzugt im Bereich von 2 Gew.-% bis 25 Gew.-%, bezogen auf die Basisrezeptur, enthält.
17. Basisrezeptur nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Basisrezeptur mindestens einen Zuschlag, insbesondere Betonzuschlag (Gesteinskörnung), enthält; insbesondere wobei der Zuschlag, insbesondere Betonzuschlag, ein natürliches oder künstliches, vorzugsweise natürliches, Gestein ist und/oder wobei der Zuschlag, insbesondere Betonzuschlag, ein dichtes oder poriges, insbesondere dichtes, Gestein ist, insbesondere wobei das Gestein körnig ausgebildet ist; und/oder insbesondere wobei der Zuschlag, insbesondere Betonzuschlag, eine Körnung und/oder Korngrößen im Bereich von größer 0 mm bis 32 mm aufweist, und/oder insbesondere wobei der Zuschlag, insbesondere Betonzuschlag, ausgewählt ist aus der Gruppe von feinen Gesteinskörnungen, insbesondere mit den Korngruppen [mm] 0/1 , 0/2 und/oder 0/4; groben Gesteinskörnungen, insbesondere mit den Korngruppen [mm] 2/8, 4/8, 8/16, 16/32, 4/32 und/oder 8/22; und Korngemischen, insbesondere mit den Korngruppen [mm] 0/22 und/oder 0/32, sowie deren Mischungen oder Kombinationen; und/oder wobei die Basisrezeptur den Zuschlag, insbesondere Betonzuschlag (Gesteinskörnung), in einer Menge im Bereich von 5 Gew.-% bis 98 Gew.-%, insbesondere im Bereich von 10 Gew.-% bis 95 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 20 Gew.-% bis 93 Gew.-%, bevorzugt im Bereich von 30 Gew.-% bis 90 Gew.-%, besonders bevorzugt im Bereich von 40 Gew.-% bis 85 Gew.-%, bezogen auf die Basisrezeptur, enthält.
18. Basisrezeptur nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Basisrezeptur in Form von räumlich getrennten, aber funktional zusammenhängenden Bestandteilen und/oder als Kit (Kit-of-parts) vorliegt; und/oder wobei die Basisrezeptur die Komponente (A) und die Komponente (B) in Form von räumlich getrennten, aber funktional zusammenhängenden Bestandteilen und/oder als Kit (Kit-of-parts) enthält; und/oder wobei die Basisrezeptur in Form von räumlich getrennten, aber funktional zusammenhängenden Bestandteilen und/oder als Kit (Kit-of-parts) vorliegt.
19. Basisrezeptur nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Komponente (A) in trockener Form und/oder als Trockenmischung und/oder in Masse vorliegt; und/oder wobei die Komponente (A) aus den Kohlenstofffasern besteht; und/oder wobei die Komponente (A) die Kohlenstofffasern in einer Menge im Bereich von 10 Gew.-% bis 100 Gew.-%, insbesondere im Bereich von 20 Gew.-% bis 99,5 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 30 Gew.-% bis 99 Gew.-%, bevorzugt im Bereich von 50 Gew.-% bis 98 Gew.-%, bezogen auf die Komponente (A), enthält.
20. Basisrezeptur nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Komponente (A) mindestens einen weiteren Inhaltstoff (Zusatzstoff (A)) enthält; insbesondere wobei der weitere Inhaltstoff ausgewählt ist aus der Gruppe von Bariumsulfaten, Calciumsulfaten und Eisenoxiden sowie deren Mischungen oder Kombinationen; und/oder insbesondere wobei die Komponente (A) den weiteren Inhaltstoff in einer Menge im Bereich von 0,1 Gew.-% bis 90 Gew.-%, insbesondere im Bereich von 0,5 Gew.-% bis 80 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 1 Gew.-% bis 70 Gew.-%, bevorzugt im Bereich von 2 Gew.-% bis 50 Gew.-%, bezogen auf die Komponente (A), enthält.
21. Basisrezeptur nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Komponente (B) als Dispersion, insbesondere als wässrige und/oder wässrig basierte Dispersion, vorzugsweise als Suspension, bevorzugt wässrig und/oder wässrig basierte Suspension, ausgebildet ist; insbesondere wobei die Graphitpartikel und/oder die Rußpartikel, vorzugs weise die Graphitpartikel und die Rußpartikel, in eine kontinuierliche Phase und/oder in mindestens ein Trägermedium, insbesondere Dispersionsmittel, vorzugsweise Solubilisierungsmittel, bevorzugt Wasser, dispergiert und/oder eingebracht sind; und/oder insbesondere wobei als kontinuierliche Phase und/oder Trägermedium, insbesondere als Dispersionsmittel und/oder Solubilisierungsmittel, ein wässrig basiertes Trägermedium, insbesondere Dispersionsmittel, vorzugs weise Solubilisierungsmittel, bevorzugt Wasser, eingesetzt ist; und/oder insbesondere wobei das Trägermedium, insbesondere das Dispersionsmittel, vorzugsweise das Solubilisierungsmittel, Wasser ist; insbesondere wobei die Komponente (B) das wässrig basiertes Trägermedium, insbesondere Dispersionsmittel, vorzugsweise Solubilisie rungsmittel, bevorzugt Wasser, in einer Menge im Bereich von 5 Gew.-% bis 95 Gew.-%, insbesondere im Bereich von 10 Gew.-% bis 90 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 20 Gew.-% bis 80 Gew.-%, bevorzugt im Bereich von 30 Gew.-% bis 75 Gew.-%, besonders bevorzugt im Bereich von 40 Gew.-% bis 70 Gew.-%, weiter bevorzugt im Bereich von 50 Gew.-% bis 65 Gew.-%, bezogen auf die Komponente (B), enthält.
22. Basisrezeptur nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Komponente (B) die Graphitpartikel in einer Menge im Bereich von 0,02 Gew.-% bis 60 Gew.-%, insbesondere im Bereich von 0,05 Gew.-% bis 55 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 0,25 Gew.-% bis 50 Gew.-%, bevorzugt im Bereich von 0,6 Gew.-% bis 45 Gew.-%, bezogen auf die Komponente (B), enthält; und/oder wobei die Komponente (B) die Graphitpartikel in einer Menge im Bereich von 20 Gew.-% bis 40 Gew.-%, weiter bevorzugt im Bereich von 25 Gew.-% bis 35 Gew.-%, ganz bevorzugt im Bereich von 28 Gew.-% bis 33 Gew.-%, bezogen auf die Komponente (B), enthält; und/oder wobei die Komponente (B) die Rußpartikel in einer Menge im Bereich von 0,001 Gew.-% bis 50 Gew.-%, insbesondere im Bereich von 0,01 Gew.-% bis 45 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 0,05 Gew.-% bis 40 Gew.-%, bevorzugt im Bereich von 0,15 Gew. -% bis 40 Gew.-%, bezogen auf die Komponente (B), enthält; und/oder wobei die Komponente (B) die Rußpartikel in einer Menge im Bereich von 10 Gew.-% bis 40 Gew.-%, bevorzugt im Bereich von 25 Gew.-% bis 40 Gew.-%, besonders bevorzugt im Bereich von 30 Gew.-% bis 35 Gew.-%, bezogen auf die Komponente (B), enthält; und/oder wobei die Komponente (B) die Graphitpartikel und die Rußpartikel in einem Gewichtsverhältnis von Graphitpartikeln zu Rußpartikeln [Graphitparti kel : Rußpartikel] im Bereich von 500 : 1 bis 1 : 2, insbesondere im Bereich von 200 : 1 bis 1 : 1 , vorzugsweise im Bereich von 100 : 1 bis 1 ,5 : 1 , bevorzugt im Bereich von 10 : 1 bis 2 : 1 , besonders bevorzugt im Bereich von 6 : 1 bis 3 : 1 , enthält. 23. Basisrezeptur nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Komponente (B) mindestens einen weiteren Inhaltstoff (Zusatzstoff (B)) enthält; insbesondere wobei der weitere Inhaltstoff ausgewählt ist aus der Gruppe von Dispergiermitteln (Dispergatoren, Netzmitteln und/oder Emulgatoren), Verdickungsmitteln (Rheologiemodifizierern), Entschäumern und Konser vierungsmitteln sowie deren Mischungen oder Kombinationen; und/oder insbesondere wobei die Komponente (B) den weiteren Inhaltstoff in einer Menge im Bereich von 0,001 Gew.-% bis 60 Gew.-%, insbesondere im Bereich von 0,01 Gew.-% bis 50 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 0,1 Gew. -% bis 40 Gew.-%, bevorzugt im Bereich von 1 Gew.-% bis 30 Gew.-%, bezogen auf die Komponente (B), enthält; und/oder wobei die Komponente (B) mindestens ein Dispergiermittel (Dispergator) und/oder Netzmittel und/oder Emulgator enthält; insbesondere wobei das Dispergiermittel und/oder das Netzmittel ausgewählt ist aus der Gruppe von Naphthalinsulfonsäurederivaten, insbesondere Naphthalinsulfonsäurekondensaten, Ligninsulfonsäurederivaten, insbesonde re Ligninsulfonsäurekondensaten, Styrolacrylharzen und langkettigen Block(co)polymeren mit pigmentaffinen Gruppen sowie deren Mischungen oder Kombinationen; und/oder insbesondere die Komponente (B) das Dispergiermittel und/oder das Netzmittel in einer Menge im Bereich von 0,01 Gew.-% bis 20 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 0,05 Gew.-% bis 10 Gew.-%, bevorzugt im Bereich von 0,1 Gew.-% bis 5 Gew.-%, bezogen auf die Komponente (B), enthält; und/oder wobei die Komponente (B) mindestens ein Verdickungsmittel und/oder einen Rheologiemodifizierer enthält; insbesondere wobei das Verdickungsmittel und/oder der Rheologiemodifizie rer ausgewählt ist aus der Gruppe von Pektinen, Alginaten, Tragacanth, Gummi arabicum, Guargummi, Carrageen, Carboxymethylcellulose, Carboxypropylcellulose, Polyacrylaten, Polysacchariden sowie deren Mischungen oder Kombinationen, vorzugsweise Polysacchariden, bevorzugt Xanthan; und/oder insbesondere wobei die Komponente (B) das Verdickungsmittel und/oder den Rheologiemodifizierer in einer Menge im Bereich von 0,01 Gew.-% bis 20 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 0,05 Gew.-% bis 10 Gew.-%, bevorzugt im Bereich von 0,075 Gew.-% bis 5 Gew.-%, bezogen auf die Komponente (B), enthält; und/oder wobei die Komponente (B) mindestens einen Entschäumer, insbesondere Polyethylenglykol und/oder dessen Derivate, aufweist, insbesondere in einer Menge im Bereich von 0,001 Gew.-% bis 3 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 0,01 Gew.-% bis 2 Gew.-%, bezogen auf die Komponente (B); und/oder wobei die Komponente (B) mindestens ein Konservierungsmittel aufweist, insbesondere in einer Menge im Bereich von 0,001 Gew.-% bis 2 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 0,005 Gew.-% bis 1 Gew.-%, bezogen auf die Komponente (B).
24. Hydraulische Bindemittelzusammensetzung, insbesondere Betonzusammen setzung, wobei die Bindemittelzusammensetzung durch Zugabe von Wasser, insbesondere Anmachwasser (Zugabewasser), zu einer Basisrezeptur nach einem der Ansprüche 1 bis 23 erhältlich und/oder erhalten ist und/oder wobei die Bindemittelzusammensetzung durch Anmachen mit Wasser einer Basisrezeptur nach einem der Ansprüche 1 bis 23 erhältlich und/oder erhalten ist.
25. Bindemittelzusammensetzung nach Anspruch 24, wobei die Bindemittelzusammensetzung durch Zugabe von Wasser in einer Menge im Bereich von 3 Gew.-% bis 60 Gew.-%, insbesondere im Bereich von 5 Gew.-% bis 50 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 7 Gew.-% bis 40 Gew.-%, bezogen auf die insbesondere frisch angesetzte Bindemittel zusammensetzung, erhältlich ist; und/oder wobei die Bindemittelzusammensetzung einen Gehalt an Wasser in einer Menge im Bereich von 3 Gew.-% bis 60 Gew.-%, insbesondere im Bereich von 5 Gew.-% bis 50 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 7 Gew.-% bis 40 Gew.-%, bezogen auf die insbesondere frisch angesetzte Bindemittel zusammensetzung, aufweist; und/oder wobei die Bindemittelzusammensetzung einen Wasser/Feststoff-Wert (w/f- Wert) im Bereich von 0,02 bis 0,6, insbesondere im Bereich von 0,03 bis 0,3, vorzugsweise im Bereich von 0,05 bis 0,1 , bevorzugt im Bereich von 0,06 bis 0,1 , aufweist; und/oder wobei die Bindemittelzusammensetzung einen Wasser/Zement-Wert (w/z- Wert) im Bereich von 0,1 bis 1 , insbesondere im Bereich von 0,2 bis 0,8, vorzugsweise im Bereich von 0,4 bis 0,6, aufweist.
26. Elektrisch leitfähiges Bauteil, insbesondere elektrisch leitfähiges Betonbauteil, wobei das Bauteil durch Abtrocknen und Aushärten (Abbinden) einer Bindemittelzusammensetzung nach Anspruch 24 oder 25 erhältlich und/oder erhalten ist; und/oder wobei das Bauteil durch Zugabe von Wasser zu einer Basisrezeptur nach einem der Ansprüche 1 bis 23 und/oder durch Anmachen mit Wasser einer Basisrezeptur nach einem der Ansprüche 1 bis 23 zum Erhalt einer Bindemittelzusammensetzung, insbesondere wie in Anspruch 24 oder 25 definiert, gefolgt von einem Abtrocknen und Aushärten (Abbinden) der Bindemittelzusammensetzung, erhältlich und/oder erhalten ist.
27. Bauteil nach Anspruch 26, wobei vor dem Abtrocknen und Aushärten (Abbinden) ein Informbringen und/oder Ausformen der Bindemittelzusammensetzung erfolgt ist.
28. Elektrisch leitfähiges Bauteil, insbesondere elektrisch leitfähiges Betonbauteil, insbesondere Bauteil nach Anspruch 26 oder 27, wobei das Bauteil
Kohlenstofffasern, insbesondere carbonisierte und/oder graphitierte Kohlenstofffasern, vorzugsweise Graphitfasern, insbesondere wie zuvor definierte Kohlenstofffasern, einerseits und
Graphitpartikel und/oder Rußpartikel, insbesondere Graphitpartikel gegebenenfalls zusammen mit Rußpartikeln, vorzugsweise Graphitpartikel und Rußpartikel, insbesondere wie zuvor definierte Graphitpartikel und/oder Rußpartikel, andererseits aufweist; insbesondere wobei das Bauteil mindestens ein abgebundenes hydraulisches Bindemittel, insbesondere abgebundenen Zement und/oder abgebundenen Kalk, vorzugsweise abgebundenen Zement, insbesondere auf Basis eines wie zuvor definierten hydraulischen Bindemittels, aufweist; und/oder insbesondere wobei das Bauteil eine Matrix auf Basis mindestens eines abgebundenen hydraulischen Bindemittels, insbesondere abgebundenen Zements und/oder abgebundenen Kalks, vorzugsweise abgebundenen Zements, insbesondere auf Basis eines wie zuvor definierten hydraulischen Bindemittels, vorzugsweise eine Betonmatrix, aufweist.
29. Bauteil nach einem der Ansprüche 26 bis 28, wobei das Bauteil die Kohlenstofffasern in einer Menge im Bereich von 0,0009 Gew.-% bis 9 Gew.-%, insbesondere im Bereich von 0,004 Gew.-% bis 7 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 0,009 Gew.-% bis 5 Gew.-%, bevorzugt im Bereich von 0,018 Gew.-% bis 4,5 Gew.-%, besonders bevorzugt im Bereich von 0,018 Gew. -% bis 1 ,8 Gew.-%, bezogen auf das Bauteil, enthält; und/oder wobei das Bauteil die Graphitpartikel in einer Menge im Bereich von 0,004 Gew. -% bis 13 Gew.-%, insbesondere im Bereich von 0,009 Gew. -% bis 12 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 0,05 Gew. -% bis 10 Gew.-%, bevorzugt im Bereich von 0,1 Gew.-% bis 8 Gew.-%, bezogen auf das Bauteil, enthält; und/oder wobei das Bauteil die Rußpartikel in einer Menge im Bereich von 0,00009 Gew.-% bis 4,5 Gew.-%, insbesondere im Bereich von 0,0009 Gew.-% bis 3,5 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 0,004 Gew.-% bis 3 Gew.-%, bevorzugt im Bereich von 0,009 Gew.-% bis 2,2 Gew.-%, bezogen auf das Bauteil, enthält.
30. Bauteil nach einem der Ansprüche 26 bis 29, wobei das Bauteil die Graphitpartikel und die Kohlenstofffasern in einem Gewichtsverhältnis von Graphitpartikeln zu Kohlenstofffasern [Graphit partikel : Kohlenstofffasern] im Bereich von 1 .500 : 1 bis 1 : 5, vorzugsweise im Bereich von 1.000 : 1 bis 1 : 1 , bevorzugt im Bereich von 500 : 1 bis 2 : 1 , besonders bevorzugt im Bereich von 300 : 1 bis 3 : 1 , enthält; und/oder wobei das Bauteil die Graphitpartikel und die Kohlenstofffasern in einem Gewichtsverhältnis von Graphitpartikeln zu Kohlenstofffasern [Graphit partikel : Kohlenstofffasern] von größer 1 , insbesondere größer 1 ,5, vorzugsweise größer 2, enthält; und/oder wobei das Bauteil die Rußpartikel und die Kohlenstofffasern in einem Gewichtsverhältnis von Rußpartikeln zu Kohlenstofffasern [Ruß partikel : Kohlenstofffasern] im Bereich von 50 : 1 bis 1 : 500, insbesondere im Bereich von 10 : 1 bis 1 : 300, vorzugsweise im Bereich von 7 : 1 bis 1 : 150, bevorzugt im Bereich von 5 : 1 bis 1 : 100, enthält; und/oder wobei das Bauteil die Graphitpartikel und die Rußpartikel in einem Gewichts verhältnis von Graphitpartikeln zu Rußpartikeln [Graphitpartikel : Rußpartikel] im Bereich von 500 : 1 bis 1 : 2, insbesondere im Bereich von 200 : 1 bis 1 : 1 , vorzugsweise im Bereich von 100 : 1 bis 1 ,5 : 1 , bevorzugt im Bereich von 10 : 1 bis 2 : 1 , besonders bevorzugt im Bereich von 6 : 1 bis 3 : 1 , enthält; und/oder wobei das Bauteil mindestens ein abgebundenes hydraulisches Bindemittel, insbesondere abgebundenen Zement und/oder abgebundenen Kalk, vorzugsweise abgebundenen Zement, insbesondere auf Basis eines wie zuvor definierten hydraulischen Bindemittels, aufweist; und/oder wobei das Bauteil mindestens einen Zuschlag, insbesondere Betonzuschlag (Gesteinskörnung), insbesondere einen wie zuvor definierten Zuschlag, enthält.
31. Bauteil nach einem der Ansprüche 26 bis 30, wobei das Bauteil nach Lagerung von mindestens 28 Tagen einen
Oberflächenwiderstand bei einer relativen Feuchte im Bereich von 20 % bis 60 % und bei einer Temperatur im Bereich von 15 °C bis 25 °C von höchstens 109 W, insbesondere höchstens 5·10d W, vorzugweise höchstens 10d W, bevorzugt höchstens 5·107 W, insbesondere bestimmt nach DIN EN 61340-4-1 :2016 (VDE 0300-4-1), aufweist; und/oder wobei das Bauteil nach Lagerung von mindestens 28 Tagen einen
Oberflächenwiderstand bei einer relativen Feuchte im Bereich von 20 % bis 60 % und bei einer Temperatur im Bereich von 15 °C bis 25 °C im Bereich von 102 W bis 10d W, insbesondere im Bereich von 102 W bis 107 W, insbesondere bestimmt nach DIN EN 61340-4-1 :2016 (VDE 0300-4-1), aufweist; und/oder wobei das Bauteil nach Lagerung von mindestens 28 Tagen einen
Durchgangswiderstand bei einer relativen Feuchte im Bereich von 20 % bis 60 % und bei einer Temperatur im Bereich von 15 °C bis 25 °C von höchstens 109 W, insbesondere höchstens 5·10d W, vorzugweise höchstens 10d W, bevorzugt höchstens 5·107 W, insbesondere bestimmt nach DIN EN 61340-4-1 :2016 (VDE 0300-4-1), aufweist; und/oder wobei das Bauteil nach Lagerung von mindestens 28 Tagen einen
Durchgangswiderstand bei einer relativen Feuchte im Bereich von 20 % bis 60 % und bei einer Temperatur im Bereich von 15 °C bis 25 °C im Bereich von 10 W bis 10d W, insbesondere im Bereich von 10 W bis 107 W, insbeson dere bestimmt nach DIN EN 61340-4-1 :2016 (VDE 0300-4-1), aufweist.
32. Verwendung einer Kombination, welche
(A) eine erste Komponente (A), welche Kohlenstofffasern, insbesondere carbonisierte und/oder graphitierte Kohlenstofffasern, vorzugsweise Graphitfasern, insbesondere eine wie zuvor definierte Komponente (A), aufweist oder hieraus besteht, einerseits und
(B) eine zweite Komponente (B), welche Graphitpartikel und/oder Rußpartikel, insbesondere Graphitpartikel gegebenenfalls zusammen mit Rußpartikeln, vorzugsweise Graphitpartikel und Rußpartikel, insbe sondere eine wie zuvor definierte Komponente (B), aufweist, anderer seits umfasst, zur Herstellung elektrisch leitfähiger Bauteile, insbesondere elektrisch leitfähiger Betonbauteile, auf Basis von abgetrockneten und ausgehärteten (abgebundenen) hydraulischen Bindemittelzusammensetzungen, insbeson dere Betonzusammensetzungen; und/oder zur Erhöhung der elektrischen Leitfähigkeit von Bauteilen, insbesondere Betonbauteilen, auf Basis von abgetrockneten und ausgehärteten (abgebun denen) hydraulischen Bindemittelzusammensetzungen, insbesondere Betonzusammensetzungen; und/oder zur Verringerung des elektrischen Widerstands von Bauteilen, insbesondere Betonbauteilen, auf Basis von abgetrockneten und ausgehärteten (abgebun denen) hydraulischen Bindemittelzusammensetzungen, insbesondere Betonzusammensetzungen; und/oder zur Erhöhung der elektrostatischen Ableitfähigkeit und/oder zur Verringerung der elektrostatischen Aufladbarkeit von Bauteilen, insbesondere Betonbau teilen, auf Basis von abgetrockneten und ausgehärteten (abgebundenen) hydraulischen Bindemittelzusammensetzungen, insbesondere Beton zusammensetzungen.
33. Kombination, insbesondere Kombination zur Verwendung in einer Basisrezeptur (Basispräparation) für eine hydraulische Bindemittel zusammensetzung, vorzugsweise in einer Basisrezeptur für eine Beton zusammensetzung, insbesondere zur Herstellung elektrisch leitfähiger Bauteile, vorzugsweise Betonbauteile, bevorzugt zur Verwendung in einer Basisrezeptur nach einem der Ansprüche 1 bis 23, wobei die Kombination
(A) eine erste Komponente (A), welche Kohlenstofffasern, insbesondere carbonisierte und/oder graphitierte Kohlenstofffasern, vorzugsweise Graphitfasern, insbesondere eine wie zuvor definierte Komponente (A), aufweist oder hieraus besteht, einerseits und
(B) eine zweite Komponente (B), welche Graphitpartikel und/oder Rußpartikel, insbesondere Graphitpartikel gegebenenfalls zusammen mit Rußpartikeln, vorzugsweise Graphitpartikel und Rußpartikel, insbe sondere eine wie zuvor definierte Komponente (B), aufweist, anderer seits umfasst.
34. Kombination nach Anspruch 33, wobei die Kombination in Form von räumlich getrennten, aber funktional zusammenhängenden Bestandteilen und/oder als Kit (Kit-of-parts) vorliegt; und/oder wobei die Kombination die Komponente (A) und die Komponente (B) in Form von räumlich getrennten, aber funktional zusammenhängenden Bestandteilen und/oder als Kit (Kit-of-parts) enthält.
35. Verfahren zur Herstellung elektrisch leitfähiger Bauteile, insbesondere elektrisch leitfähiger Betonbauteile, insbesondere wie in einem der Ansprüche 26 bis 31 definiert, insbesondere auf Basis von abgetrockneten und ausgehärteten (abgebundenen) hydraulischen Bindemittelzusammen setzungen, insbesondere Betonzusammensetzungen, wobei eine Basisrezeptur nach einem der Ansprüche 1 bis 23 durch Zugabe von Wasser und/oder durch Anmachen mit Wasser zu einer Bindemittel zusammensetzung, insbesondere nach Anspruch 24 oder 25, verarbeitet wird und wobei nachfolgend ein Abtrocknen und Aushärten (Abbinden) der Bindemittelzusammensetzung zum Erhalt der Bauteile, insbesondere Betonbauteile, durchgeführt wird.
36. Verfahren nach Anspruch 35, wobei vor dem Abtrocknen und Aushärten (Abbinden) ein Informbringen und/oder Ausformen, insbesondere Ausgießen und/oder Informgießen, der Bindemittelzusammensetzung durchgeführt wird.
37. Verfahren zur Herstellung elektrisch leitfähiger Bauteile, insbesondere elektrisch leitfähiger Betonbauteile, insbesondere wie in einem der Ansprüche 26 bis 31 definiert, auf Basis von abgetrockneten und ausgehärteten (abgebundenen) hydraulischen Bindemittelzusammensetzungen, insbeson dere Betonzusammensetzungen, insbesondere Verfahren nach Anspruch 35 oder 36, wobei das Verfahren die nachfolgenden Schritte in der angeführten Reihenfolge umfasst:
(a) Zusammenführen mindestens eines Zuschlagstoffs, insbesondere Betonzuschlagstoffs, insbesondere eines wie zuvor definierten Zu schlagstoffs, einerseits und eines Anteils (erster Anteil) an insgesamt eingesetztem Wasser, insbesondere Anmachwasser (Zugabewasser), andererseits, gegebenenfalls gefolgt von einem Einwirkenlassen des Wassers auf den Zuschlagstoff (Saugenlassen); (b) Zugabe einer ersten Komponente (A), welche Kohlenstofffasern, insbesondere carbonisierte und/oder graphitierte Kohlenstofffasern, vorzugsweise Graphitfasern, aufweist oder hieraus besteht, insbesonde re einer wie zuvor definierten Komponente (A), und einer zweiten Kom ponente (B), welche Graphitpartikel und/oder Rußpartikel, insbesondere Graphitpartikel gegebenenfalls zusammen mit Rußpartikeln, vorzugs weise Graphitpartikel und Rußpartikel, aufweist, insbesondere einer wie zuvor definierten Komponente (B), in die in Schritt (a) erhaltene Zu sammensetzung, gefolgt von und/oder einhergehend mit, vorzugsweise gefolgt von, einem Mischen der mit der Komponente (A) und der Kom ponente (B) versetzten Zusammensetzung;
(c) Zugabe mindestens eines hydraulischen Bindemittels, insbesondere Zement und/oder Kalk, vorzugsweise Zement, insbesondere eines wie zuvor definierten hydraulischen Bindemittels, und des Restanteils (zwei ter Anteil) an insgesamt eingesetztem Wasser, insbesondere Anmach wasser, in die in Schritt (b) erhaltene Zusammensetzung, gefolgt von und/oder einhergehend mit einem Mischen der mit dem hydraulischen Bindemittel und dem Restanteil des Wasser versetzten (Bindemittel-) Zusammensetzung;
(d) gegebenenfalls Informbringen und/oder Ausformen der in Schritt (c) erhaltenen (Bindemittel-)Zusammensetzung;
(e) Abtrocknen und Aushärten (Abbinden) der (Bindemittel-)Zusammen- setzung zum Erhalt der elektrisch leitfähigen Bauteile, insbesondere elektrisch leitfähiger Betonbauteile.
38. Verfahren nach Anspruch 37, wobei der in Schritt (a) eingesetzte Anteil (erster Anteil) an Wasser 10 Vol.-% bis 50 Vol.-%, insbesondere 20 Vol.-% bis 40 Vol.-%, vorzugsweise 25 Vol.-% bis 35 Vol.-%, des insgesamt eingesetzten Wasser beträgt; und/oder
39. Zusammensetzung, insbesondere Zusammensetzung zur Verwendung in einer Basisrezeptur (Basispräparation) für eine hydraulische Bindemittel zusammensetzung, vorzugsweise in einer Basisrezeptur für eine Beton zusammensetzung, insbesondere zur Herstellung elektrisch leitfähiger Bauteile, vorzugsweise Betonbauteile, bevorzugt zur Verwendung in einer Basisrezeptur nach einem der Ansprüche 1 bis 23, wobei die Zusammensetzung Graphitpartikel und/oder Rußpartikel, insbesondere Graphitpartikel gegebenenfalls zusammen mit Rußpartikeln, vorzugsweise Graphitpartikel und Rußpartikel, insbesondere wie zuvor definierte Graphitpartikel und/oder Rußpartikel, aufweist und wobei die Zusammensetzung als Dispersion, insbesondere als wässrige und/oder wässrig basierte Dispersion, vorzugsweise als Suspension, bevorzugt als wässrig und/oder wässrig basierte Suspension, ausgebildet ist.
40. Zusammensetzung nach Anspruch 39, wobei die Graphitpartikel und/oder die Rußpartikel, vorzugsweise die Graphitpartikel und die Rußpartikel, in eine kontinuierliche Phase und/oder in mindestens ein Trägermedium, insbesondere Dispersionsmittel, vorzugswei se Solubilisierungsmittel, bevorzugt Wasser, dispergiert und/oder eingebracht sind; und/oder wobei als kontinuierliche Phase und/oder Trägermedium, insbesondere als Dispersionsmittel und/oder Solubilisierungsmittel, ein wässrig basiertes Trägermedium, insbesondere Dispersionsmittel, vorzugsweise Solubilisie rungsmittel, bevorzugt Wasser, eingesetzt ist; und/oder wobei das Trägermedium, insbesondere das Dispersionsmittel, vorzugsweise das Solubilisierungsmittel, Wasser ist; und/oder wobei die Zusammensetzung das wässrig basierte Trägermedium, insbesondere Dispersionsmittel, vorzugsweise Solubilisierungsmittel, bevorzugt Wasser, in einer Menge im Bereich von 5 Gew.-% bis 95 Gew.-%, insbesondere im Bereich von 10 Gew.-% bis 90 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 20 Gew.-% bis 80 Gew.-%, bevorzugt im Bereich von 30 Gew.-% bis 75 Gew.-%, besonders bevorzugt im Bereich von 40 Gew.-% bis 70 Gew.-%, weiter bevorzugt im Bereich von 50 Gew.-% bis 65 Gew.-%, bezogen auf die Zusammensetzung, enthält; und/oder wobei die Zusammensetzung die Graphitpartikel in einer Menge im Bereich von 0,02 Gew.-% bis 60 Gew.-%, insbesondere im Bereich von 0,05 Gew.-% bis 55 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 0,25 Gew.-% bis 50 Gew.-%, bevorzugt im Bereich von 0,6 Gew.-% bis 45 Gew.-%, bezogen auf die Zusammensetzung, enthält; und/oder wobei die Zusammensetzung die Graphitpartikel im Bereich von 20 Gew.-% bis 40 Gew.-%, weiter bevorzugt im Bereich von 25 Gew.-% bis 35 Gew.-%, ganz bevorzugt im Bereich von 28 Gew.-% bis 33 Gew.-%, bezogen auf die Zusammensetzung, enthält; und/oder wobei die Zusammensetzung die Rußpartikel in einer Menge im Bereich von 0,001 Gew.-% bis 50 Gew.-%, insbesondere im Bereich von 0,01 Gew.-% bis 45 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 0,05 Gew.-% bis 40 Gew.-%, bevorzugt im Bereich von 0,15 Gew. -% bis 40 Gew.-%, bezogen auf die Zusammensetzung, enthält; und/oder wobei die Zusammensetzung die Rußpartikel in einer Menge im Bereich von 10 Gew.-% bis 40 Gew.-%, bevorzugt im Bereich von 25 Gew.-% bis 40 Gew.-%, besonders bevorzugt im Bereich von 30 Gew.-% bis 35 Gew.-%, bezogen auf die Zusammensetzung, enthält; und/oder wobei die Zusammensetzung die Graphitpartikel und die Rußpartikel in einem Gewichtsverhältnis von Graphitpartikeln zu Rußpartikeln [Graphit partikel : Rußpartikel] im Bereich von 500 : 1 bis 1 : 2, insbesondere im Bereich von 200 : 1 bis 1 : 1 , vorzugsweise im Bereich von 100 : 1 bis 1 ,5 : 1 , bevorzugt im Bereich von 10 : 1 bis 2 : 1 , besonders bevorzugt im Bereich von 6 : 1 bis 3 : 1 , enthält.
41. Zusammensetzung nach Anspruch 39 oder 40, wobei die Zusammensetzung mindestens einen weiteren Inhaltstoff enthält; insbesondere wobei der weitere Inhaltstoff ausgewählt ist aus der Gruppe von Dispergiermitteln (Dispergatoren, Netzmitteln und/oder Emulgatoren), Verdickungsmitteln (Rheologiemodifizierern), Entschäumern und Konservie rungsmitteln sowie deren Mischungen oder Kombinationen; und/oder insbesondere wobei die Zusammensetzung den weiteren Inhaltstoff in einer Menge im Bereich von 0,001 Gew.-% bis 60 Gew.-%, insbesondere im Bereich von 0,01 Gew.-% bis 50 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 0,1 Gew.-% bis 40 Gew.-%, bevorzugt im Bereich von 1 Gew.-% bis 30 Gew.- %, bezogen auf die Zusammensetzung, enthält; und/oder wobei die Zusammensetzung mindestens ein Dispergiermittel (Dispergator) und/oder Netzmittel und/oder Emulgator enthält; insbesondere wobei das Dispergiermittel und/oder das Netzmittel ausgewählt ist aus der Gruppe von Naphthalinsulfonsäurederivaten, insbesondere Naphthalinsulfonsäurekondensaten, Ligninsulfonsäurederivaten, insbesonde re Ligninsulfonsäurekondensaten, Styrolacrylharzen und langkettigen Block(co)polymeren mit pigmentaffinen Gruppen sowie deren Mischungen oder Kombinationen; und/oder insbesondere wobei die Zusammensetzung das Dispergiermittel und/oder das Netzmittel in einer Menge im Bereich von 0,01 Gew.-% bis 20 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 0,05 Gew.-% bis 10 Gew.-%, bevorzugt im Bereich von 0,1 Gew.-% bis 5 Gew.-%, bezogen auf die Zusammensetzung, enthält.
42. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 39 bis 41 , wobei die Zusammensetzung mindestens ein Verdickungsmittel und/oder einen Rheologiemodifizierer enthält; insbesondere wobei das Verdickungsmittel und/oder der Rheologiemodifizie rer ausgewählt ist aus der Gruppe von Pektinen, Alginaten, Tragacanth, Gummi arabicum, Guargummi, Carrageen, Carboxymethylcellulose, Carboxypropylcellulose, Polyacrylaten, Polysacchariden sowie deren Mischungen oder Kombinationen, vorzugsweise Polysacchariden, bevorzugt Xanthan; und/oder insbesondere wobei die Zusammensetzung das Verdickungsmittel und/oder den Rheologiemodifizierer in einer Menge im Bereich von 0,01 Gew.-% bis 20 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 0,05 Gew.-% bis 10 Gew.-%, bevorzugt im Bereich von 0,075 Gew.-% bis 5 Gew.-%, bezogen auf die Zusammensetzung, enthält; und/oder wobei die Zusammensetzung mindestens einen Entschäumer, insbesondere Polyethylenglykol und/oder dessen Derivate, aufweist, insbesondere in einer Menge im Bereich von 0,001 Gew.-% bis 3 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 0,01 Gew.-% bis 2 Gew.-%, bezogen auf die Zusammensetzung; und/oder wobei die Zusammensetzung mindestens ein Konservierungsmittel aufweist, insbesondere in einer Menge im Bereich von 0,001 Gew.-% bis 2 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 0,005 Gew.-% bis 1 Gew.-%, bezogen auf die Zusammensetzung. 43. Verwendung einer Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 39 bis 42 zusammen mit und/oder in Kombination mit einer Komponente (A), insbesondere einer zuvor definierten Komponente (A), welche Kohlenstoff fasern, insbesondere carbonisierte und/oder graphitierte Kohlenstofffasern, vorzugsweise Graphitfasern, aufweist oder hieraus besteht, in einer
Basisrezeptur (Basispräparation), insbesondere in einer Basisrezeptur für eine hydraulische Bindemittelzusammensetzung, vorzugsweise Basisrezeptur für eine Betonzusammensetzung, insbesondere zur Herstellung elektrisch leitfähiger Bauteile, vorzugsweise Betonbauteile, insbesondere wie in einem der Ansprüche 26 bis 31 definiert.
44. Verwendung eines Bauteils, insbesondere Betonbauteils, nach einem der Ansprüche 26 bis 31 , zur Ausbildung von und/oder als Bestandteil von Bauwerken und/oder Baukörpern, insbesondere zur Ausbildung von und/oder als Bestandteil von Wänden, Decken oder Böden bzw. Belägen, vorzugswie se Industrieböden bzw. -belägen, Hallenböden bzw. -belägen, Böden bzw. Belägen für Verkehrsflächen, wie Straßen, Parkplätze, Lande-/Startbahnen bzw. -flächen für Fluggeräte, Fußwege, Fahrradwege oder dergleichen, insbesondere zu Zwecken der Ableitung elektrostatischer Aufladungen und/oder zu Zwecken des induktiven Ladens insbesondere von akku elektrisch betriebenen Fahrzeugen oder elektrischen Gerätschaften und/oder zu Zwecken der elektrischen Beheizbarkeit und/oder zu Zwecken der Bereitstellung insbesondere berührungssensitiver Sensorik bzw. Schaltungen oder dergleichen.
45. Bindemittelzusammensetzung, insbesondere Betonzusammensetzung, nach Anspruch 24 oder 25, Bauteil, insbesondere Betonbauteil, nach einem der Ansprüche 26 bis 31 , Verwendung einer Kombination nach Anspruch 32, Kombination nach Anspruch 33 oder 34, Verfahren nach einem der Ansprüche 35 bis 38, Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 39 bis
42, Verwendung nach Anspruch 43 und/oder Verwendung nach Anspruch 44, jeweils gekennzeichnet durch ein oder mehrere Merkmale der Ansprüche 1 bis 23.
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Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01234347A (ja) * 1988-03-14 1989-09-19 Osaka Gas Co Ltd 導電性構造体
WO1990014321A1 (en) 1989-05-22 1990-11-29 Sekisui Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha An electrically conductive cement composition and an electrically conductive mass prepared from the composition
JPH05286748A (ja) * 1992-04-10 1993-11-02 Sekisui Chem Co Ltd 水硬性組成物及び導電性硬化体の製造方法
US5280063A (en) * 1992-04-17 1994-01-18 Ucar Carbon Technology Corporation Room temperature setting carbonaceous cement
US20090139712A1 (en) * 2007-11-30 2009-06-04 Robert Williams Conductive Cement Formulation and Application for use in Wells
WO2010059169A1 (en) * 2008-11-24 2010-05-27 Board Of Regents Of University Of Nebraska Conductive concrete for heating and elelctrical safety
DE102011007834A1 (de) * 2011-04-21 2012-10-25 Henkel Ag & Co. Kgaa Mineralische Zusammensetzung zur Herstellung elektrischer Heizschichten
WO2014210007A1 (en) * 2013-06-24 2014-12-31 The Board Of Regents Of The University Of Nebraska Structural concrete mix for construction for electromagnetic wave/pulse shielding
US20190315654A1 (en) * 2016-08-15 2019-10-17 Metna Co Beneficiation of Inorganic Matrices with Wet, Non-Agglomerated, High-Concentration and Stable Graphite Nanoplatelets without Any Extra Measures to Disperse the Nanoplatelets
US20200140342A1 (en) * 2017-05-17 2020-05-07 Eden Innovations Ltd. Nanocarbon Particle Admixtures For Concrete
US20210053872A1 (en) * 2019-08-22 2021-02-25 Eden Innovations Ltd. Method For Making Concrete Admixtures Containing Carbon Nanoparticles

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01234347A (ja) * 1988-03-14 1989-09-19 Osaka Gas Co Ltd 導電性構造体
WO1990014321A1 (en) 1989-05-22 1990-11-29 Sekisui Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha An electrically conductive cement composition and an electrically conductive mass prepared from the composition
JPH05286748A (ja) * 1992-04-10 1993-11-02 Sekisui Chem Co Ltd 水硬性組成物及び導電性硬化体の製造方法
US5280063A (en) * 1992-04-17 1994-01-18 Ucar Carbon Technology Corporation Room temperature setting carbonaceous cement
US20090139712A1 (en) * 2007-11-30 2009-06-04 Robert Williams Conductive Cement Formulation and Application for use in Wells
WO2010059169A1 (en) * 2008-11-24 2010-05-27 Board Of Regents Of University Of Nebraska Conductive concrete for heating and elelctrical safety
DE102011007834A1 (de) * 2011-04-21 2012-10-25 Henkel Ag & Co. Kgaa Mineralische Zusammensetzung zur Herstellung elektrischer Heizschichten
WO2014210007A1 (en) * 2013-06-24 2014-12-31 The Board Of Regents Of The University Of Nebraska Structural concrete mix for construction for electromagnetic wave/pulse shielding
US20190315654A1 (en) * 2016-08-15 2019-10-17 Metna Co Beneficiation of Inorganic Matrices with Wet, Non-Agglomerated, High-Concentration and Stable Graphite Nanoplatelets without Any Extra Measures to Disperse the Nanoplatelets
US20200140342A1 (en) * 2017-05-17 2020-05-07 Eden Innovations Ltd. Nanocarbon Particle Admixtures For Concrete
US20210053872A1 (en) * 2019-08-22 2021-02-25 Eden Innovations Ltd. Method For Making Concrete Admixtures Containing Carbon Nanoparticles

Non-Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"Römpp Chemielexikon", GEORG THIEME-VERLAG, article "BET-Methode"
"RÖMPP Chemielexikon", vol. 1, 1996, GEORG THIEME VERLAG, article "Beton", pages: 419
A. RAWLE: "Basic Principles of Particle-Size Analysis''", SURFACE COATINGS INTERNATIONAL
ERIC STURM: "Elektrisch erzeugte Waerme verhindert Schnee und Eisglaette", INTERNET CITATION, 1 June 2016 (2016-06-01), pages 1 - 3, XP009517687, Retrieved from the Internet <URL:https://www.beton.org/aktuell/news/details/beheizbarer-beton-fuer-strassen-und-bruecken/> *
S. BRUNNAUERP. H. EMMETTE. TELLER: "Adsorption of gases on multimolecular layers", JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY, vol. 60, no. 2, 1938, pages 309 - 319
Z. ANAL. CHEM., vol. 238, 1968, pages 187 - 193

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