DE102005031321B3

DE102005031321B3 - Kaminabdeckplatte aus Feinbeton

Info

Publication number: DE102005031321B3
Application number: DE200510031321
Authority: DE
Inventors: Markus Schulte
Original assignee: Erlus AG
Current assignee: Erlus AG
Priority date: 2005-07-05
Filing date: 2005-07-05
Publication date: 2007-03-08
Anticipated expiration: 2025-07-06
Also published as: AT502065A2; AT502065B1

Abstract

Eine Kaminabdeckplatte 10, angeordnet auf einem Kamin 20, wobei die Kaminabdeckplatte 10 im Gießverfahren aus mit Fasern verstärktem Feinbeton hergestellt ist, wobei der faserverstärkte Feinbeton aus einer mit Fasern versetzten Feinbetonmasse gebildet ist und die Feinbetonmasse als Komponenten mindestens ein Bindemittel, mindestens einen Zuschlagstoff, sowie mindestens ein Fließmittel und Wasser aufweist, sowie ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Kaminabdeckplatte 10. Die Kaminabdeckplatte 10 ist derart ausgebildet, dass das mindestens eine Bindemittel im Wesentlichen aus Hüttensand und Portlandzementklinker gebildet ist, dass der Zuschlagstoff Quarzsand aufweist und der Quarzsand eine stetige Sieblinie von 0,1 mm bis 0,5 mm aufweist, und dass eine weitgehend homogene Verteilung der Fasern in der Feinbetonmasse vorliegt, wobei zumindest ein Teil der Fasern als alkali-resistente Glasfasern ausgebildet ist und die Fasern im Wesentlichen eine Länge im Bereich von 5 mm bis 7 mm aufweisen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kaminabdeckplatte, hergestellt im Gießverfahren aus Feinbeton, zur Montage auf einem Kamin. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Kaminabdeckplatte.

Im Kaminbau ist es bekannt, daß zum Witterungsschutz von Schornsteinen und Kaminen auf deren oberem Ende ein Kaminabschlußelement montiert wird. Eine derartige Kaminabdeckplatte kann z.B. auf dreischaligen Hausschornsteinen erforderlich sein, wobei die Schornsteine aus einem Leichtbeton-Mantelstein, einer Steinwoll-Dämmschale und einem Schamotte-Rauchrohr bestehen. Hierbei ist die Kaminabdeckplatte so ausgebildet, daß sie den obersten Kaminmantelstein und die Dämmschale nach oben abschließt, aber gleichzeitig dem Rauchrohr den Durchtritt durch die Kaminabdeckplatte ermöglicht. Dabei wird die Kaminabdeckplatte z.B. mittels Schrauben im Kaminmantelstein verankert.

Die Kaminabdeckplatte ist aufgrund der exponierten Lage extremen Bedingungen ausgesetzt. Neben den witterungsbedingten Angriffen von Hitze, Frost, Feuchtigkeit und Strahlung wirken auch aggressive chemische Bestandteile der Rauchabgase auf die Kaminabdeckplatte ein. Zudem erfährt die Kaminabdeckplatte – vor allem in den Wintermonaten – durch die Temperaturunterschiede im Bereich der Rauchrohrdurchführung starke thermische Spannungen.

Aufgrund dieser anspruchsvollen Rahmenbedingungen werden Kaminabdeckplatten vorzugsweise aus Materialien hergestellt, die eine glatte, dichte, chemisch beständige Oberfläche, eine hohe Biegzugfestigkeit und eine hohe Maßhaltigkeit aufweisen.

Pachow und Lind beschreiben in dem Fachzeitschriftartikel „Glasfaserbeton/Textilbewehrter Beton", Betonwerk + Fertigteil-Technik (= BFT) 1/2004, S. 18–30 ein Verfahren zur Herstellung von Betonbauteilen aus Glasfaserbeton (= GFB). Einer Feinbetonmatrix aus Bindemittel auf Zementbasis, Zuschlag, Fließmittel wie Polycarboxylat und Wasser werden alkali-resistente (= AR) Glasfasern zugesetzt. Der Wasser/Zement-Wert (= w/z-Wert) liegt dabei je nach Herstellungsverfahren und Anwendung zwischen 0,35 und 0,5. Das Mischungsverhältnis Bindemittel Zuschlag reicht von 1 : 0,3 bis 1 : 2, wobei ein Zuschlag mit einem Größtkorn von 2 mm eingesetzt wird. Beim sogenannten Mixbeton-Verfahren werden AR-Glasfasern mit einer Länge von 6 bis 25 mm in eine Betonmatrix eingemischt. Dabei nehmen die Armierungsfasern bis zu 2,5 Volumen-% der GFB-Mischung ein. Die fertige GFB-Mischung wird in Formen gegossen, um u.a. dünne Bauteile mit Wandstärken zwischen 5 und 30 mm, wie z.B. Kaminabdeckungen oder Dekorelemente, herzustellen.

Ludwig und Thiel beschreiben in dem Fachzeitschriftartikel „Hochleistungsfeinkornbetone – Eigenschaften und Anwendungsperspektiven", BFT 2/2004, S. 26–27 ein Verfahren zur Herstellung von Hochleistungsfeinbeton (= HLF-Beton), der aus Zement, Microsilica, Quarzsand, Hüttensandmehl, Fließmittel und Armierungsfasern besteht. Als Armierungsfasern werden Mikrostahl- und/oder Polypropylen-Fasern eingesetzt. Dabei weisen die HLF-Betone in der Regel sehr niedrige w/z-Werte von ca. 0,22 auf.

Die bekannten Rezepturen und Herstellungsverfahren werden bei der Herstellung von Bauteilen mit unterschiedlichen Einsatzbereichen verwendet. Es fehlt ihnen die Ausrichtung auf die besonderen Anforderungen, die an eine wirtschaftlich hergestellte Kaminabdeckplatte gestellt werden.

Es ist nun Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Kaminabdeckplatte aus faserverstärktem Feinbeton, die eine hohe Biegezugfestigkeit und eine hohe Maßhaltigkeit und eine glatte, dichte und chemisch beständige Oberfläche aufweist, bereitzustellen, sowie ein Verfahren zur einfachen und rationellen Herstellung derartiger Kaminabdeckplatten.

Die Aufgabe wird mit den Gegenständen der Ansprüche 1 und 6 gelöst.

Die erfindungsgemäße Kaminabdeckplatte gemäß Anspruch 1 weist ein oder mehrere Bindemittel auf. Unter den verwendeten Bindemitteln befindet sich mindestens ein Bindemittel, welches im wesentlichen aus Hüttensand und Portlandzementklinker besteht. Hüttensand, auch als granulierte Hochofenschlacke bekannt, wird vorzugsweise in mehlartig fein gemahlenem Zustand zum Anmischen einer faserverstärkten Feinbetonmasse eingesetzt, aus der die Kaminabdeckplatte hergestellt wird.

Als Fasern zum Einmischen in die Feinbetonmasse werden vorzugsweise kurze Fasern eingesetzt, deren Länge eine zumindest weitgehend homogene Verteilung der Fasern innerhalb der Feinbetonmasse und innerhalb der daraus hergestellten Kaminabdeckplatte ermöglicht. Üblicherweise werden Polypropylen-Fasern, Mikro-Stahlfasern, sowie in einer bevorzugten Ausgestaltung Glasfasern verwendet, deren Länge im wesentlichen im Bereich von 5 bis 7 mm liegt. Es ist auch möglich, daß verschiedene Faserarten zusammen verwendet werden. Die eingesetzten Glasfasern sind vorzugsweise als alkali-resistente Glasfasern ausgebildet. Geeignete Glasfasern sind beispielsweise unter der Bezeichnung Vetrotex Integrale AR-Fasern 62/2–6 mm bei der Firma Saint-Gobain, Aachen, DE erwerbbar.

Der Einsatz von vorzugsweise AR-Glasfasern, welche fest in die Mörtelmatrix eingebunden sind, führt zu hohen Biegezugfestigkeiten der Kaminabdeckplatte. Hohe Biegezugfestigkeit ist erforderlich, um eine gute Beständigkeit des flachen, plattigen Bauteils gegen durch ungleichmäßige Erwärmung hervorgerufene Temperaturspannungen zu gewährleisten. Dies ist von entscheidender Bedeutung, da die Kaminabdeckplatte besonders im Bereich der Rohrdurchführung thermisch stark belastet wird.

Als Zuschlagstoff wird Quarzsand eingesetzt. Dabei werden handelsübliche Quarzsande verwendet, welche eine vorzugsweise stetige Sieblinie von 0,1 mm bis 0,5 mm aufweisen. Es ist vorteilhaft, wenn der Anteil an Überkorn, d.h. Körner größer als 0,5 mm, kleiner oder gleich 5 Massen-% beträgt, und der Anteil an Unterkorn, d.h. Körner kleiner als 0,1 mm, kleiner oder gleich 2 Massen-% beträgt.

Im folgenden wird der Kornaufbau eines besonders vorteilhaften Quarzsandes angegeben (gemessen mit Sedigraph 5100):

> 0,63 mm	Spur
0,5–0,63 mm	3 Massen-%
0,4–0,5 mm	17 Massen-%
0,315–0,4 mm	35 Massen-%
0,2–0,315 mm	36 Massen-%
0,1–0,2 mm	8 Massen-%
< 0,1 mm	1 Massen-%

Es werden bevorzugt Quarzsande eingesetzt, welche aufgrund ihrer natürlichen Entstehung eine runde und glatte Oberfläche aufweisen. Unter anderem durch die hohe Feinheit, die runde Teilchengestalt und die glatte Oberfläche des Quarzsandes werden die besonderen Eigenschaften der Erfindung, wie z.B. das vorteilhafte Fließverhalten der faserverstärkten Feinbetonmasse und die glatte Oberfläche der Kaminabdeckplatte, erreicht.

Die Feinheit des verwendeten Quarzsandes stellt auch einen Vorteil hinsichtlich der bei 573 °C auftretenden sprunghaften Volumenänderung (Quarzsprung) von Quarz dar. Die nachteilige Wirkung des Quarzsprungs auf die Kaminabdeckplatte ist geringer, wenn der verwendete Quarzzuschlag eine geringe Teilchengröße aufweist.

Erfindungsgemäß werden bevorzugt Quarzsande verwendet, welche eine chemische Zusammensetzung mit einem Anteil an Siliciumdioxid (= SiO₂) gleich oder mehr als 95 Massen-% und einem Anteil der restlichen Komponenten gleich oder weniger als 5 Massen-% aufweisen. Bei dem verwendeten Quarzsand beträgt der Quarzanteil mindestens 95 Massen-%, wobei ein besonders vorteilhafter Quarzsand einen Quarzanteil von mindestens 97 Massen-% aufweist. Der hohe Quarzanteil in Verbindung mit dem geringen Anteil an Nebenbestandteilen bedingt einen geringen Anteil z.B. an alkalilöslicher Kieselsäure und schließt somit schädliche zuschlagbedingte Treibreaktionen aus.

Der hohe Gehalt des Quarzsandes an SiO₂ ist von Bedeutung, da sich aus SiO₂ bei hohen Temperaturen, wie sie am Einsatzort der Kaminabdeckplatte auftreten, durch Reaktion mit während der Zementerhärtung gebildetem Calciumhydroxid (= Ca(OH)₂) in Gegenwart von Wasser (Betonfeuchte) wiederum Calciumsilicathydrate (= CSH) bilden können (Hydrothermale Reaktion). Diese Reaktion ähnelt der Reaktion, die bei der Herstellung von Kalksandstein aus Kalk, Wasser und Quarzsand abläuft. Die beschriebene Bildung von CSH ist bei dem erfindungsgemäß eingesetzten feinen Quarzsand geeignet, ein günstiges Hochtemperaturverhalten zu bewirken.

Im folgenden wird die chemische Zusammensetzung eines besonders vorteilhaften Quarzsandes angegeben (Analyse nach DIN 51001 mit RFA):

SiO₂	98,7 Massen-%
Al₂O₃	0,7 Massen-%
Fe₂O₃	0,02 Massen-%
TiO₂	0,1 Massen-%
K₂O	0,1 Massen-%
Na₂O	0,01 Massen-%
CaO	0,02 Massen-%
MgO	0,01 Massen-%
Glühverlust	0,25 Massen-%

Ein geeigneter, gewaschener und feuergetrockneter Quarzsand mit einer stetigen Sieblinie von 0,1 mm bis 0,5 mm ist beispielsweise unter der Bezeichnung Dorsilit Nr. 9 fg von der Firma Gebrüder Dorfner GmbH & Co. Kaolin- und Kristallquarzsand-Werke KG, 92242 Hirschau, DE beziehbar.

Die Kaminabdeckplatte gemäß Anspruch 1 erfüllt die Anforderungen, welche an eine Kaminabdeckplatte gestellt werden, in verbesserter Weise. Die homogen in der Kaminabdeckplatte verteilten Fasern wirken als Armierungsfasern und führen zu einer hohen Biegezugfestigkeit der Kaminabdeckplatte. Darüber hinaus herrscht in der Kaminabdeckplatte durch die Zusammensetzung der Komponenten eine geringe Alkalität, wodurch eine gute Dauerhaftigkeit der Glasfasern erreicht wird. Weiterhin läßt sich die Kaminabdeckplatte aus preiswerten Ausgangsstoffen hergestellen.

Aufgrund der genannten Zusammensetzung ist es möglich, daß die Kaminabdeckplatte eine glatte, dichte Oberfläche hoher Qualität aufweist und gegen chemischen Angriff, Frost und Temperaturspannungen beständig ist. Die Rißanfälligkeit der erhärtenden faserverstärkten Feinbetonmasse wird durch die geringe freiwerdende Hydratationswärme vermindert. Die langsame Nachhydratation des Hüttensandes läßt ein dichtes Betongefüge der Kaminabdeckplatte entstehen, das sich sehr gut gegen chemische Angriffe behauptet.

Als Bindemittel in der faserverstärkten Feinbetonmasse werden Beworzugt Bindemittel mit einem hohen Hüttensandanteil und geringem Portlandzementklinkeranteil verwendet. Der Vorteil dieser Zusammensetzung besteht darin, daß sich Hüttensand in der ersten Zeit nach dem Anmischen der faserverstärkten Feinbetonmasse relativ inert verhält. Hüttensand reagiert langsamer und bindet weniger Wasser als Portlandzementklinker gleicher Feinheit. Durch die langsame Festigkeitsentwicklung in der erstarrenden faserverstärkten Feinbetonmasse wird der Enstehung von Spannungen in der erhärtenden faserverstärkten Feinbetonmasse, aus der nach ausreichender Erhärtung die Kaminabdeckplatte gebildet wird, weitgehend vorgebeugt. Zudem entsteht so ein besonders enges und dichtes Gefüge.

Es ist besonders vorteilhaft, wenn ein Bindemittel eingesetzt wird, bei dem der Anteil an Portlandzementklinker im Bereich von 35 bis 64 Gew.-% des Bindemittels und der Anteil an Hüttensand im Bereich von 36 bis 65 Gew.-% des Bindemittels liegt. Ein geeignetes Bindemittel ist Hochofenzement, in dem neben den Anteilen an Portlandzementklinker und Hüttensand auch ein Anteil an Nebenbestandteilen von 0 bis 5 Gew.-% des Bindemittels vorhanden sein kann. Diese Nebenbestandteile umfassen Füller, Bypass- und E-Filterstaub, Gips, Anhydrit, etc. Beim bevorzugt eingesetzten Bindemittel Hochofenzement summieren sich die Anteile an Portlandzementklinker, Hüttensand und Nebenbestandteilen zu 100 Gew.-% des Bindemittels. Ein geeignetes Bindemittel ist beispielsweise unter der Bezeichnung CEM III/A 32,5N-NW Burglengenfeld von der Firma HeidelbergCement AG, Heidelberg, DE erwerbbar.

In einer bevorzugten Ausgestaltung werden zur Herstellung der Kaminabdeckplatte mehrere Bindemittel eingesetzt. Ein bevorzugtes Bindemittel ist – wie bereits oben erwähnt – ein Bindemittel, welches im wesentlichen Hüttensand und Portlandzementklinker aufweist. Ein weiteres Bindemittel liegt als Microsilica vor. Daneben können noch weitere Bindemittel eingesetzt werden. Weiterhin kann das Fließmittel Polycarboxylatether aufweisen.

Die Zementmörtelmatrix selbst besitzt hohe Festigkeiten durch den Einsatz von hochreaktiven puzzolanischen Zuschlagstoffen, insbesondere Silicastaub, auch bekannt als Microsilica, mit einer Oberfläche von 180.000 bis 250.000 cm²/g, zu den Bindemitteln. Silicastaub im Feinbeton hat sich bewährt, weil es durch seine große Oberfläche ein sehr reaktionsfreudiges Bindemittel darstellt. Der Silicastaub wirkt als Füller zwischen den Zementkörnern, erhöht durch puzzolanische Reaktion (Bildung von CSH-Phasen) die Betondruck- und Biegezugfestigkeit und verdichtet die Kontaktzone zwischen Zuschlagstoff bzw. Fasern und Zementstein.

Durch den geringen Gehalt des bevorzugt einzusetzenden CEM III/A-Zementes an Portlandzementklinker wird bei dessen Hydratation nur eine entsprechend geringe Menge an Ca(OH)₂ frei, welches durch die puzzolanische Reaktion des amorphen SiO₂ der Zuschlagstoffe wie Microsilica wiederum verbraucht wird. Infolgedessen ist die Alkalität der Porenlösung bzw. der Gehalt an Ca(OH)₂, welcher für den Angriff auf die Glasfaserarmierung maßgeblich ist, extrem gering. Es herrschen somit ideale Bedingungen für eine hohe Dauerhaftigkeit der eingesetzten Glasfasern.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist der überwiegende Anteil der Teilchen, vorzugsweise alle Teilchen, die in den eingesetzten Bindemitteln und Zuschlagstoffen vorliegen, einen Durchmesser von weniger als 1 mm auf. Unter anderem durch die hohe Feinheit der Teilchen aufweisenden Komponenten der Feinbetonmasse, insbesondere des Microsilica, werden die besonderen Eigenschaften der Erfindung, wie z.B. dichte Oberfläche, erreicht. Zur besseren Handhabung des Microsilica wird Microsilica bevorzugt als wässrige Suspension verwendet. Der Kornanteil kleiner 1 Mikrometer in dieser Suspension beträgt vorzugsweise 70 %, der Feststoffgehalt 50 %. Eine solche Microsilica-Suspension kann z.B. unter der Bezeichnung Silicoll SL von der Firma Sika Addiment GmbH, Leimen, DE, bezogen werden.

Auch bewirkt der durch die chemische Zusammensetzung bedingte geringe Gehalt an Ca(OH)₂ günstige Eigenschaften für die Anwendung des Feinbetons im hohen Temperaturbereich. Die ist für ein thermisch belastetes Bauteil wie die Kaminabdeckplatte eine wichtiges Kriterium.

Als Fließmittel bietet sich in erster Linie Polycarboxylatether (= PCE) an, der hinsichtlich seiner strukturellen Variationsmöglichkeiten eine optimale Anpassung an die Erfordernisse der erfindungsgemäßen Bestandteile der Kaminabdeckplatte ermöglicht. Bei der erfindungsgemäßen Rezeptur kommt es in erster Linie auf die plastifizierende Wirkung des PCE an.

Darüber hinaus hat der PCE durch seine besondere Zusammensetzung die Eigenschaft, daß er gegenüber herkömmlichen Fließmitteln bei dem vergleichsweise langsam reagierenden CEM III/A-Zement in der Regel nicht oder nur wenig verzögernd auf die Festigkeitsentwicklung, vorzugsweise die Frühfestigkeitsentwicklung, der erhärtenden Feinbetonmasse wirkt, so daß sich ausreichend kurze Ausschalfristen realisieren lassen.

Unter herkömmlichen Fließmitteln werden z.B. folgende Produkte verstanden: K-Plast 71 der Fa. SICOTAN GmbH, Auslieferungsstand 11.02.2004; FM40 der Fa. Sika Addiment GmbH1, Auslieferungsstand 02.10.2003; FM95 der Fa. Sika Addiment GmbH, Auslieferungsstand 02.10.2003.

Die kurzen Ausschalfristen gewährleisten eine besondere Wirtschaftlichkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens. Als Fließmittel ist beispielsweise ViscoCrete-2025 HE der Firma Sika Addiment GmbH, Leimen, DE, Auslieferungsstand 11.02.2005, Chargen-Nr. 0 010 798 569 geeignet. Aber auch andere geeignete Typen von Polycarboxylatether können eingesetzt werden.

Bei der vorliegenden Erfindung sind die Bindemittel, die Faserlänge sowie die Teilchengröße in den als Teilchen vorliegenden Komponenten, insbesondere den Bindemitteln und den Zuschlagstoffen, auf die eingesetzten Betonzusatzmittel sowie die Gießfähigkeit in Formen zur Herstellung von Kaminabdeckplatten, vorzugsweise mit ca. 5 bis 15 mm Plattendicke, abgestimmt.

Weiter wird die Aufgabe mit dem Verfahren gemäß Anspruch 6 gelöst. Mit dem Verfahren gemäß Anspruch 6 kann die Ausbildung einer derartigen Kaminabdeckplatte einfach und rationell erfolgen.

Dazu wird zunächst eine Gießform angeordet, deren Abmessungen den gewünschten Maßen der fertigen Kaminabdeckplatte entspricht. Zur Ausbildung einer Öffnung zur Durchführung eines Rauchrohrs durch die Kaminabdeckplatte kann die Gießform eine entsprechende Form aufweisen. Es ist aber auch denkbar, daß eine Öffnung zur Durchführung eines Rauchrohrs durch die Kaminabdeckplatte nach dem Erhärten der Kaminabdeckplatte erst nachträglich eingebracht wird, z.B. durch Schneiden, Sägen oder Bohren.

In einem geeigneten Mischbehälter wird eine faserverstärkte Feinbetonmasse zur Herstellung der erfindungsgemäßen Kaminabdeckplatte angemischt, wobei die faserverstärkte Feinbetonmasse folgende Bestandteile aufweist, die in Summe
100 Vol.-% der Feinbetonmasse ergeben:
35 bis 50 Vol.-% Zement, vorzugsweise CEM III/A-Zement,
20 bis 30 Vol.-% Wasser,
15 bis 23 Vol.-% Microsilica-Suspension,
8 bis 12 Vol.-% Quarzsand,
1 bis 6 Vol.-% AR-Glasfasern,
0,5 bis 2,5 Vol.-% Polycarboxylatether.

Im folgenden wird eine besonders vorteilhafte Rezeptur des faserverstärkten Feinbetonmasse angegeben. Dabei werden sowohl die Gewichtsprozente als auch die entsprechenden Volumenprozente spezifiziert:
43,4 Vol.-% bzw. 62,05 Gew.-% Zement, vorzugsweise CEM III/A-Zement,
25 Vol.-% bzw. 17 Gew.-% Wasser,
17,8 Vol.-% bzw. 5,7 Gew.-% Microsilica-Suspension,
9,7 Vol.-% bzw. 11,3 Gew.-% Quarzsand,
2,6 Vol.-% bzw. 3,2 Gew.-% AR-Glasfasern,
1,5 Vol.-% bzw. 0,75 Gew.-% Polycarboxylatether

Die homogen angemischte, gießfertige Feinbetonmasse für die Herstellung der Kaminabdeckplatte wird von einer Stelle aus in die fertig vormontierte Gießform eingefüllt und ist dabei in der Lage, die Gießform ohne weitere Einwirkung von Energie wie z.B. Rühren, Vibrieren, o.ä. vollständig auszufüllen.

Um eine optisch einwandfreie, glatte und geschlossene Oberfläche der zu fertigenden Kaminabdeckplatte zu erzielen, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, vor dem Eingießen der Feinbetonmasse die Innenseiten der Gießform mit einem Trennmittel zu behandeln. Das Trennmittel sollte hydrophobe Eigenschaften aufweisen. Für eine einwandfreie Applikation des Trennmittels haben sich solche Trennmittel als besonders vorteilhaft erwiesen, die nach der Verdunstung von flüchtigen Komponenten einen gleichmäßig dünnen, trennend wirkenden, d.h., hydrophoben Film auf den Innenseiten der Gießform hinterlassen.

Vorzugsweise weist das Trennmittel als eine Komponente 2-Methoxy-1-Methylethylacetat auf. Ein solches Trennmittel ist z.B. unter der Bezeichnung FT02 von der Firma Sicotan Gesellschaft für Kunststoffanwendung, Osnabrück, DE, zu beziehen.

Die günstigen rheologischen Eigenschaften werden u.a. durch einen entsprechend abgestuften Kornaufbau im Feinkornbereich, vorzugsweise mit einem Größtkorn von 0,5 mm, sowie einen niedrigen w/z-Wert unter gleichzeitiger Verwendung von hochwirksamen Betonzusatzmitteln auf PCE-Basis erreicht, in Kombination mit der Verwendung von kurzen AR-Glasfasern. Die so erreichte niedrige Fließgrenze bei hoher Viskosität ermöglicht eine gleichmäßige Verteilung der Armierungsfasern innerhalb der Kaminabdeckplatte. Durch die niedrige Fließgrenze entlüftet das Material selbsttätig. Dadurch wird eine glatte Oberfläche mit hoher Qualität erzielt.

In einer bevorzugten Ausführung wird die Feinbetonmasse in einer Gießstraße in Formen gegossen, was ein besonders einfaches und zeitsparendes Herstellen von Kaminabdeckplatten ermöglicht.

Während des Aushärtens wird die Gießform, die die erhärtende Feinbetonmasse beinhaltet, weitgehend erschütterungsfrei gelagert, um die entstehenden Verbindungen der Betonmatrix nicht durch Erschütterungen zu zerstören. Nach dem Aushärten der Kaminabdeckplatte wird die Gießform entfernt. Durch die vorzugsweise Anwendung von Fließmitteln, welche aufgrund ihrer Molekülstruktur die Zementhydratation nur wenig verlangsamen, sind auch bei der hier vorzuziehenden Anwendung von Hochofenzementen kurze Ausschalfristen realisierbar, was eine zügige Produktion ermöglicht.

Es ist möglich, die Feinbetonmasse durch Zusatz von Farbpigmenten einzufärben, sodaß die fertige Kaminabdeckplatte einen gewünschten Farbton aufweist. Als vorteilhaft haben sich hierbei zur Betoneinfärbung vorgesehene Pigmente in Form von Farbslurries erwiesen. Die Einfärbung der Kaminabdeckplatte kann erfolgen, um eine Anpassung an andere Bauteile zu erreichen. Zum Beispiel kann ein naturbrauner Farbton durch Zusatz der Farbslurries „Flüssiggelb HS12342" und „Flüssigschwarz G1528" der Chemischen Fabrik Harold Scholz GmbH & Co. KG, Lohr am Main, DE, erreicht werden.

Bei der Festlegung des w/z-Werts für die Rezeptur der erfindungsgemäßen Kaminabdeckplatte ist der nicht unerhebliche Wasseranspruch der Glasfasern berücksichtigt. Der Fasergehalt in der mit Fasern verstärkten Feinbetonmasse beträgt bei bevorzugten Rezepturen 1 bis 5 Vol.-% der faserverstärkten Feinbetonmasse, er kann aber auf über 3 Vol.-% der faserverstärkten Feinbetonmasse erhöht werden. Der vergleichsweise hohe Fasergehalt kann für das angewandte Fertigungsverfahren nur mit entsprechend kurzen Fasern, vorzugsweise mit einer Länge im Bereich von 6 mm, realisiert werden.

Aufgrund der reaktiven Wirkung des Silicastaubs im Beton darf dieser dem Zementgehalt zugerechnet werden (nach DIN 1045 gültig für ein Verhältnis von Silikastaub zu Zement (s/z) kleiner oder gleich 0,11). Nach einer bevorzugten Rezeptur beträgt der w/z-Wert der faserverstärkten Feinbetonmasse unter Berücksichtigung der anrechenbaren Mengen von Microsilica weniger als 0,4. In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung liegt der w/z-Wert der faserverstärkten Feinbetonmasse unter Berücksichtigung der anrechenbaren Mengen von Microsilica im Bereich von 0,24 bis 0,26.

Die erfindungsgemäße Rezeptur (hüttensandhaltige Zemente mit Microsilica) sowie ein niedriger w/z-Wert begünstigen die Bildung eines sehr dichten Betongefüges, was die erfindungsgemäße Kaminabdeckplatte besonders beständig gegen chemischen Angriff, Hitze, Frost und Temperaturschwankungen macht und insbesondere die Rißbildung reduziert.

Für die oben angegegebene, besonders vorteilhafte Rezeptur ergibt sich für das Verhältnis von Bindemittel zu Zuschlagstoff: Bindemittel : Zuschlagstoff = (Zement + SiO₂) : Quarzsand = (62,05 + 5,7) : 11,3 = 1 : 0,17. Vorzugsweise liegt das Mischungsverhältnis von Bindemittel zu Zuschlagstoffen im Bereich von 1 : 0,16 bis 1 : 0,18.

Insbesondere ist es möglich, die Kaminabdeckplatte spätestens 16 Stunden nach dem Eingießen der Feinbetonmasse in die Gießform zu entschalen. Dadurch wird ein effektiver Produktionsverlauf erreicht, wenn z.B. am Ende eines Arbeitstages gegossene Kaminabdeckplatten bereits zu Beginn des nächsten Arbeitstages augeschalt werden können.

Zur Nachbehandlung wird die ausgeschalte Kaminabdeckplatte für einen Zeitraum von ca. 7 bis 10 Tagen feucht gelagert, vorzugsweise bei einer relativen Luftfeuchte von mindestens 80 %. Die Feuchtlagerung dient der Verbesserung der Dauerhaftigkeit der Kaminabdeckplatte. Neben der Verwendung von Zementen entsprechender chemischer Zusammensetzung, insbesondere hüttensandhaltiger Zemente in Kombination mit Microsilica, sowie einem niedrigen w/z-Wert dient eine effektive Nachbehandlung dazu, ein sehr dichtes und besonders enges Betongefüge zu erreichen. Dies trägt wesentlich dazu bei, daß die Kaminabdeckplatte eine hohe Frostbeständigkeit als Außenbauteil sowie einen hohen Widerstand gegen chemischen Angriff durch einwirkende Rauchgase erreicht.

Durch die verwendeten kurzen Fasern ist es möglich, dünnwandige Kaminabdeckplatten, vorzugsweise mit Plattendicken im Bereich von 5 bis 15 mm, im Gießver fahren mit einem hohen Fasergehalt (bis über 3 Vol.-%) und entsprechenden Eigenschaften wie Biegebruchverhalten, Duktilität, etc. herzustellen.

In den 1 bis 4 sind vier verschiedene Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Kaminabdeckplatte dargestellt.
1 zeigt eine quadratische Kaminabdeckplatte 10, die auf einem einzügigen Kamin 20 angeordnet ist. Ein kreisrundes Rauchrohr 21 des Kamins 20 läuft durch eine zentral in der Kaminabdeckplatte 10 angebrachte Öffnung 11 hindurch. Die Kaminabdeckplatte 10 ist als ebene Platte mit einer Dicke 15 ausgebildet, deren Kantenlängen 13, 14 so abgemessen sind, daß der obere Mantelstein 22 des Montagekamins 20 von der Kaminabdeckplatte 10 exakt abgedeckt oder etwas überragt wird. Darüber hinaus weist die Oberseite der Kaminabdeckplatte 10 eine ringförmige Aufkantung 16 auf, die unmittelbar am Rand der Öffnung 11 entlang angeordnet ist. Die Aufkantung 16, die auch als Stehkranz bezeichnet wird, ist vorzugsweise einstückig mit der Kaminabdeckplatte 10 ausgebildet und schützt den Spalt zwischen Kaminabdeckplatte 10 und Rauchrohr 21 vor Regen.
Zur Befestigung auf dem Montagekamin 20 sind in der Kaminabdeckplatte 10 Befestigungslöcher 12 angeordnet, durch die Befestigungsstifte, Schrauben, o.ä. hindurchgeführt werden und zur Befestigung der Kaminabdeckplatte 10 in dem oberen Mantelstein 22 des Montagekamins 20 verankert werden, beispielsweise an einem den oberen und darunter folgende Mantelsteine durchlaufenden Zuganker. In einer von 1 abweichenden Ausgestaltung ist die Kaminabdeckplatte 10 z.B. mit Distanzhaltern auf dem oberen Mantelstein 22 des Montagekamins 20 befestigt, so daß ein Luftspalt zur Ansaugung von Frischluft zwischen der Oberseite des oberen Mantelsteins 22 und der Unterseite der Kaminabdeckplatte 10 verbleibt.
2 zeigt eine quadratische Kaminabdeckplatte 200 für einen einzügigen Kamin, die Befestigungslöcher 220 und eine quadratische Öffnung 210 zur Durchführung eines quadratischen Rauchrohrs aufweist. Bei abgewandelten Ausführungsbeispielen kann die Kaminabdeckplatte 200 auch rechteckig und/oder die Öffnung 210 mit rechteckigem Querschnitt ausgebildet sein. In einer alternativen Ausführung kann die Kaminabdeckplatte 200 zusätzlich eine Aufkantung (Stehkranz) entlang der quadratischen Öffnung 210, entsprechend dem Ausführungsbeispiel von 1, aufweisen.
3 zeigt eine quadratische Kaminabdeckplatte 300 für einen einzügigen Kamin, die Befestigungslöcher 320 und eine runde Öffnung 310 zur Durchführung eines runden Rauchrohrs aufweist. An dem Rand der Kaminabdeckplatte 300 ist eine Schürze 330 ausgebildet, die die Kaminabdeckplatte 300 um eine Höhe 340 vertikal nach unten fortsetzt. Die Schürze 330 dient einer Befestigungsfuge zwischen der Unterseite der Kaminabdeckplatte 300 und der Oberseite des oberen Mantelsteins, auf dem die Kaminabdeckplatte 300 befestigt wird, als Witterungsschutz. In einer alternativen Ausführung kann die Kaminabdeckplatte 300 zusätzlich eine Aufkantung (Stehkranz) entlang der runden Öffnung 310, entsprechend dem Ausführungsbeispiel von 1, aufweisen.
4 zeigt eine rechteckige Kaminabdeckplatte 400 für einen zweizügigen Kamin, die Befestigungslöcher 420 und zwei runde Öffnungen 410, 440 zur Durchführung der runden Rauchrohre der beiden Kaminzüge aufweist. An dem Rand der Kaminabdeckplatte 400 ist entsprechend dem Beispiel aus 3 eine Schürze 430 ausgebildet, die die Kaminabdeckplatte 400 um eine Höhe 440 vertikal nach unten fortsetzt. In einer alternativen Ausführung kann die Kaminabdeckplatte 400 an den zwei runden Öffnungen 410, 440 zusätzlich je eine Aufkantung (Stehkranz), entsprechend dem Ausführungsbeispiel von 1, aufweisen.

Claims

Kaminabdeckplatte, angeordnet auf einem Kamin, wobei die Kaminabdeckplatte im Gießverfahren aus mit Fasern verstärktem Feinbeton hergestellt ist, wobei der faserverstärkte Feinbeton aus einer mit Fasern versetzten Feinbetonmasse gebildet ist und die Feinbetonmasse als Komponenten mindestens ein Bindemittel, mindestens einen Zuschlagstoff, sowie mindestens ein Fließmittel und Wasser aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Bindemittel im wesentlichen aus Hüttensand und Portlandzementklinker gebildet ist, daß der Zuschlagstoff Quarzsand aufweist und der Quarzsand eine stetige Sieblinie von 0,1 mm bis 0,5 mm aufweist, daß eine weitgehend homogene Verteilung der Fasern in der Feinbetonmasse vorliegt, wobei zumindest ein Teil der Fasern als alkali-resistente Glasfasern ausgebildet ist und die Fasern im wesentlichen eine Länge im Bereich von 5 mm bis 7 mm aufweisen.
Kaminabdeckplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das aus Hüttensand und Portlandzementklinker bestehende Bindemittel einen Massenanteil von 35 % bis 64 % an Portlandzementklinker, einen Massenanteil von 36 % bis 65 % an Hüttensand und einen Massenanteil von 0 % bis 5 % an Nebenbestandteilen aufweist, wobei die Komponenten Portlandzementklinker, Hüttensand und Nebenbestandteile zusammen 100 Massen-% des Bindemittels bilden.
Kaminabdeckplatte nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel Zement und Microsilica und/oder das Fließmittel Polycarboxylatether aufweist bzw. aufweisen, vorzugsweise überwiegend aus diesen Komponenten ausgebildet ist bzw. sind.
Kaminabdeckplatte nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Microsilica eine spezifische Oberfläche von 180.000 bis 250.000 cm²/g aufweist.
Kaminabdeckplatte nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kaminabdeckplatte eine Dicke im Bereich von 5 bis 15 mm aufweist.
Verfahren zur Herstellung einer Kaminabdeckplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, • daß eine Gießform zur Aufnahme einer Gußmasse eingesetzt wird, • daß eine mit Fasern verstärkte Feinbetonmasse an einer Stelle in die Gießform eingegossen wird und die mit Fasern verstärkte Feinbetonmasse die Gießform ohne weiteren Energieaufwand vollständig ausfüllt, • daß die faserverstärkte Feinbetonmasse als eine mit Fasern versetzte Feinbetonmasse ausgebildet ist, welche als Komponenten mindestens ein Bindemittel, mindestens einen Zuschlagstoff, sowie mindestens ein Fließmittel und Wasser aufweist, wobei das mindestens eine Bindemittel aus Hüttensand und Portlandzementklinker gebildet ist, eine weitgehend homogene Verteilung der Fasern in der Feinbetonmasse vorliegt und zumindest der überwiegende Anteil der als Teilchen in der Feinbetonmasse vorliegenden Komponenten Bindemittel und Zuschlagstoff einen Durchmesser von weniger 1 mm aufweist, • daß die Gießform während des Aushärtens der faserverstärkten Feinbetonmasse ruhig gelagert wird, • daß die Gießform nach dem Aushärten der faserverstärkten Feinbetonmasse entfernt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Eingießen der mit Fasern verstärkten Feinbetonmasse in die Gießform die Innenseiten der Gießform mit einem, vorzugsweise hydrophoben, Trennmittel behandelt werden, wobei vorzugsweise vorgesehen ist, daß das Trennmittel nach der Verdunstung von flüchtigen Komponenten des Trennmittels einen gleichmäßig dünnen hydrophoben Film auf den Innenseiten der Gießform bildet.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Trennmittel als eine Komponente 2-Methoxy-1-Methylethylacetat aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Fließmittel ein Fließmittel eingesetzt wird, welches, vorzugsweise bedingt durch seine stoffliche Zusammensetzung, die Festigkeitsentwicklung, vorzugsweise die Frühfestigkeitsentwicklung, der erhärtenden Feinbetonmasse nicht oder nur wenig verzögert gegenüber herkömmlichen Fließmitteln.
Verfahren nach Anspruch 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die faserverstärkte Feinbetonmasse nach folgender Rezeptur hergestellt ist, wobei die einzelnen Bestandteile sich zu 100 Vol.-% summieren: 35 bis 50 Vol.-% Zement, vorzugsweise CEM III/A-Zement, 20 bis 30 Vol.-% Wasser, 15 bis 23 Vol.-% Microsilica-Suspension, 8 bis 12 Vol.-% Quarzsand, 1 bis 6 Vol.-% AR-Glasfasern, 0,5 bis 2,5 Vol.-% Polycarboxylatether.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt der AR-Glasfasern mehr als 3 Vol.-% der faserverstärkten Feinbetonmasse beträgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasser/Zement-Wert der faserverstärkten Feinbetonmasse unter Berücksichtigung der anrechenbaren Mengen von Microsilica weniger als 0,4 beträgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasser/Zement-Wert der faserverstärkten Feinbetonmasse unter Berücksichtigung der anrechenbaren Mengen von Microsilica im Bereich von 0,24 bis 0,26 liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis Bindemittel zu Zuschlagstoffen im Bereich von 1 : 0,16 bis 1 : 0,18 liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Microsilica eine spezifische Oberfläche von 180.000 bis 250.000 cm²/g aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die faserverstärkte Feinbetonmasse nach folgender Rezeptur hergestellt ist: 43,4 Vol.-% Zement, vorzugsweise CEM III/A-Zement, 25 Vol.-% Wasser, 17,8 Vol.-% Microsilica-Suspension, 9,7 Vol.-% Quarzsand, 2,6 Vol.-% AR-Glasfasern, 1,5 Vol.-% Polycarboxylatether
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Gießform spätestens 16 Stunden nach dem Eingießen der faserverstärkten Feinbetonmasse entfernt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Kaminabdeckplatte nach dem Entfernen der Gießform feucht gelagert wird, vorzugsweise 7 bis 10 Tage lang.
Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Feuchtlagerung bei einer relativen Luftfeuchte von mindestens 80 % erfolgt.