DE19736576C2 - Verwendung eines Zementmörtels und/oder eines Vlieses - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft die Verwendung eines, nach Wasserzugabe fließfähigen, selbstnivellierenden Zementmörtels und/oder min­ destens eines aus räumlich verlaufenden, weitestgehend regellos oder in dreidimenionaler Gitterform angeordneten, ein Netzwerk ausbildenden Fäden bestehenden Vlieses, zur Erstellung eines aus dem Zementmörtel und dem Vlies, bei Infiltration des Vlie­ ses durch den Zementmörtel, gebildeten Estrichs.

Aus der Praxis sind fließfähige Zemente für Zementeinpressungen zum Verfüllen und Abdichten von Fugen und Rissen im Bausektor bekannt. Außerdem sind Zementsuspensionen zur Verfüllung von Stahlfaserschüttungen zur Erzielung hoher Zugfestigkeiten und zur Erhöhung der Resttragfähigkeit bekannt.

Die DE 296 03 609 U1 beschreibt ein zweidimensionales Rück­ haltegewebe für Fließestriche. Aus der DE 44 29 785 C1 geht ein Beschichtungssystem aus einer Schwimmschicht auf Zementbasis und einer Deckschicht hervor, mit dem Risse auf zementhaltigen Böden überdeckt werden sollen.

Vliese sind bekannt und finden Anwendung zur Bewehrung und Ver­ festigung von Erdwällen, beim Straßen-, Tief- und Deponiebau, jeweils in Kombination mit Erde oder bituminösem Material.

Selbstnivellierende Fließ-Estriche sind bisher lediglich als "Gips-Estriche", meist auf der Basis von Anhydritbindern in der Anwendung. Nachteilig ist, daß solche Estriche keiner ständigen Feuchtigkeitseinwirkung ausgesetzt werden dürfen.

Zement-Estriche werden mit einer Konsistenz hergestellt, die eine Selbstnivellierung des Zementes beim Auftragen auf den Un­ tergrund nicht zuläßt. Die Herstellung des Estrichs gestaltet sich dabei durch das notwendige Verdichten, Abreiben und Glät­ ten der Oberfläche als sehr aufwendig.

Versuche, einen Fließ-Estrich auf Basis von Zement zu erstellen scheiterten bisher aus folgenden Gründen:

Beim Trocknen und Abbinden des Zementes sinkt der Feuchtig­ keitsgehalt auf der Oberfläche des Estrichs schneller als in den dem Untergrund zugewandten Bereichen. Es bildet sich ein Feuchtigkeitsgradient mit von oben nach unten zunehmender Feuchtigkeit aus. Die ungleichmäßige Austrocknung hat ihre Ur­ sache in der spezifischen Porenstruktur. Die mit der sinkenden Feuchtigkeit einhergehende Schwindung des Zementes führt zu ei­ ner von unten nach oben zunehmenden Schwindung des Estrichs. Durch die entstehenden Spannungen im Estrich kommt es zum Ablö­ sen des Estrichs vor allem in den Randbereichen, die sich nach oben aufbiegen ("Schüsseln"). Ein derart verformter Estrich ist nicht mehr verwendbar, da die Randbereiche bei Belastung bre­ chen, uneben sind oder nach Rückverformung die Fugen aufreißen.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Möglich­ keit aufzuzeigen, einen formstabilen, gegen Feuchtigkeit und Schwindspannungen unempfindlichen Zement-Fließ-Estrich schnell und einfach erstellen zu können.

Zur Lösung wird dabei von der Erkenntnis ausgegangen, daß das Verformungsverhalten von Zementwerkstoffen im wesentlichen auf den Einfluß des Elastizitätmoduls des Werkstoffes zurückzufüh­ ren ist. Dieser ist eine Materialkenngröße und gibt den Zusam­ menhang zwischen einer auf den Werkstoff einwirkenden Spannung, hier z. B. verursacht durch den Feuchtigkeitsgradienten, und der daraus resultierenden Dehnung, hier z. B. das Aufbiegen der Randbereiche des Estrichs, wieder. Ziel der Überlegungen war es folglich, einen Weg zu finden, durch Veränderung des Elastizi­ tätsmoduls die Verformung möglichst gering zu halten.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe auf verblüffend einfache Weise dadurch gelöst, daß ein Vlies durch einen fließfähigen Zement­ mörtel mit einer Viskosität, die so gering ist, daß sie eine Selbstnivellierung des Zementes zuläßt, infiltriert wird.

Der Begriff "Vlies" beinhaltet grundsätzlich alle Arten von räumlich (dreidimensional) verlaufenden, weitgehend regellos angeordneten Fäden unter Ausbildung eines "Netzwerkes".

Es stellte sich heraus, daß die durch die Fäden des Vlieses hervorgerufene Störung des Zementgefüges den Elastizitätsmodul in einer Weise reduzieren kann, daß z. B. durch etwaige Feuch­ tigkeitsgradienten hervorgerufenen Spannungen im Zementgefüge abgebaut und Verformungen dadurch weitgehend vermieden werden.

Die physikalischen Effekte sind noch nicht abschließend ge­ klärt. Es lassen sich folgende Zusammenhänge vermuten:

Bei der Infiltration entstehen Fehlstellen im Gefüge, vor allem im Kontaktbereich zu den Fäden. Durch die Schwindung des Ze­ mentmörtels werden die Fehlstellen verstärkt. Insbesondere die Fehlstellen sowie die Kontaktstellen zu den Fäden (mit geringe­ rem Elastizitätsmodul im Vergleich zum Mörtel) reduzieren den Elastizitätsmodul des Estrichs entscheidend. Zudem wird die Po­ renstruktur vergröbert und reduziert die Ausprägung des Feuch­ tigkeitsgradienten. Dadurch, daß die Fäden einen Teil des Mör­ tel-Volumens einnehmen, reduziert sich auch das Ausmaß der Schwindung des Mörtels.

Nach abgeschlossener Trocknung des Zementes und Ausbildung des oben beschriebenen Gefüges des Estrichs hat das Vlies praktisch keine funktionale Aufgabe mehr zu erfüllen.

Zur Herstellung des Zementmörtels kann grundsätzlich jeder be­ kannte Zement, also z. B. Portland-, Eisenportland-, Hochofen- oder Traßzement verwendet werden. Dieser kann dabei sowohl als Trocken- als auch als Transportmörtel, werks- oder fahrzeugge­ mischt an den Ort seiner Verwendung gebracht werden. Außerdem können ihm jede Art von natürlichen und/oder künstlichen Zu­ satzmitteln, Zusatzstoffen oder Zuschlägen beigegeben werden. Als Zusatzmittel sind hier z. B. Verflüssiger, Luftporenbildner, Verdichtungsmittel, Erstarrungsverzögerer, -beschleuniger oder Stabilisierer denkbar; Füller oder Farbpigmente können z. B. als Zusatzstoffe beigegeben werden. Insofern umfaßt der Begriff Mörtel auch den Begriff "Beton". Zur Erhöhung der Isolationsei­ genschaften und der Trittschalldämmung können dem Zement außer­ dem z. B. expandiertes Polystrol, Perlite oder Vermiculite als Zuschlagstoffe beigemischt werden.

Die Fäden können sowohl aus organischen und/oder anorganischen Fäden bestehen, also z. B. aus Naturfasern wie Wolle oder Zell­ stoff, aber auch aus Draht oder Kunststoff. Als Kunststoff bie­ ten sich z. B. Polypropylen oder Polyethylen an.

Die Dicke der Fäden kann einen Durchmesser von 0,1-3 mm, vor­ nehmlich von 0,4-1,5 mm aufweisen.

Der Fadenverbund kann mechanisch und/oder chemisch, z. B. durch im wesentlichen punktuelles Verkleben oder Verschweißen, er­ reicht werden.

Das Vlies kann sowohl eine ungeordnete Struktur, in Form eines Wirrvlieses, als auch eine geordnete Struktur, etwa in Form ei­ nes dreidimensionalen Gitters, üblicherweise mit einer Dicke von 1-10 cm, aufweisen. Der zwischen den Fäden bestehende Frei­ raum liegt bei über 90% des Gesamtvolumens des Vlieses. Zur Stabilisierung des Vlieses können auf seiner Außenseite flexi­ ble, flächige Trägermaterialien aufgebracht werden.

Nachfolgend wird eine erfindungsgemäße Verwendung eines Zement­ mörtels mit einem Vlies zur Erstellung eines Fließ-Estrichs beispielhaft beschrieben.

Auf einen Untergrund wird eine Lage eines 4 cm dicken Vlieses aufgebracht. Das Vlies besteht aus wirr verschlungenen Fäden aus Polypropylen, die an den Berührungspunkten durch eine Ver­ schweißung zusammengehalten werden. Zur Stabilisierung weist das Vlies einseitig (unterseitig) eine aufgeklebte Kunststoffo­ lie auf.

Auf das ausgelegte Vlies wird fließfähiger, selbstnivellieren­ der Zementmörtel aufgegeben, der das Vlies vollständig infil­ triert. Verwendet wird ein werksseitig vorgemischter Portland­ zementmörtel.

Der erstellte Estrich hat eine Höhe von 4,5 cm, wobei der Mör­ tel das Vlies zum Ausgleich von Toleranzen der Vliesdicke um 0,5 cm überragt. Der Elastizitätsmodul des abgebundenen Est­ richs liegt bei 9.000 N/mm², die Dichte bei 2,2 g/cm³ und die verwendete Menge an Vliesmaterial im Verhältnis zum Estrichvo­ lumen bei 35 kg/m³.

Der Masseanteil des Vlieses am Estrich kann dabei 2-100 kg/m³ betragen (beispielswiese 3-50 kg/m³ oder 4-30 kg/m³).

Da die Fäden nach dem Abbinden des Zementes keinerlei funktio­ nelle Aufgabe mehr zu erfüllen haben kann deren Festigkeit ge­ ring sein.

Generell liegt der Elastizitätsmodul der Fäden unter dem des abgebundenen Zementmörtels. Letzterer beträgt im abgebundenen Estrich beispielsweise 5.000-15.000 N/mm² und liegt damit deutlich unter den Werten eines "massiven", d. h. ohne das er­ findungsgemäß erzeugte, spezielle Gefüge, abgebundenen Port­ landzementmörtels, der üblicherweise Elastizitätsmoduli von 20.000-50.000 N/mm² aufweist.

Damit unterscheidet sich ein unter der erfindungsgemäßen Ver­ wendung von Zementmörtel und Vlies erstellter Estrich grund­ sätzlich von allen bisher bekannten Zement-Faser- Verbundwerkstoffen. Neben einer angestrebten, innigen Verbin­ dung zwischen Fasern und abgebundener Zementmatrix liegt der Elastizitätsmodul der Fasern bei den meisten bekannten Verbund­ stoffen deutlich über dem des Zementmörtels.

Bei der Verlegung herkömmlicher Zementestriche sind regelmäßig Fugen vorzusehen, die Volumenänderungen des Zementes rißfrei auffangen. Ein wesentlicher Unterschied bei der Erstellung ei­ nes erfindungsgemäßen Estrichs liegt darin, daß die Erstellung nunmehr fugenlos oder mit deutlich größerem Fugenraster erfol­ gen kann, was einen wesentlichen verfahrenstechnischen Vorteil bei der Verlegung darstellt.

Prinzipiell kann jede Art von Estrich erstellt werden, also z. B. Verbundestriche, Estriche auf einer Trennschicht oder schwimmende Estriche sowie "Heizestriche". Die Herstellung kann dabei ein- oder mehrschichtig erfolgen.

Das Vlies kann ganzflächig oder über Teilbereiche des Estrichs verlegt werden.

Zur Erstellung von mehrschichtigen Estrichen können sowohl un­ terschiedliche Zementmörtelschichten in Kombination miteinander angewendet werden als auch mehrere Vliese neben- und übereinan­ der angeordnet werden.

Um die Haftungsparameter des Estrichs auf dem Untergrund zu be­ einflussen, kann der Untergrund vor der Verlegung des Estrichs vorbehandelt, z. B. profiliert werden.

Zur Verdeutlichung wird nachfolgend beispielhaft eine weitere erfindungsgemäße Verwendung eines Zementmörtels mit einem Vlies beschrieben.

Nachdem der Untergrund zur Verbesserung der Haftung gegenüber dem Zementmörtel aufgerauht worden ist, wird eine 3 cm dicke Vlieslage auf dem Untergrund ausgelegt und anschließend mit Ze­ mentmörtel infiltriert. Der Mörtel wird dabei in einer Höhe von 2 cm eingebracht, so daß das Vlies die Höhe der Zementmörtel­ schicht zunächst um 1 cm überragt. Auf diese Schicht wird eine weitere, 3 cm dicke, Vliesschicht aufgelegt und wiederum mit Zementmörtel infiltriert und vollständig überdeckt. Der aus der unteren Vlies/Zementmörtel-Schicht herausragende Teil des Vlie­ ses sorgt dabei für eine innige Verbindung der Zementmörtel­ schichten und ein sich über beide Schichten erstreckendes, gleichmäßig durchgehendes Gefüge.

Selbstverständlich kann auf dieses Art und Weise eine praktisch unbegrenzte Anzahl von Lagen übereinander erstellt werden.

Aus optischen oder nutzungsbedingten Gründen kann es zudem vor­ teilhaft sein, eine oberste, beispielsweise 1 cm dicke Zement­ mörtel-Deckschicht ohne Vlies aufzubringen.

Die einzige Figur stellt schematisiert einen Schnitt durch ei­ nen, unter Verwendung eines erfindungsgemäßen Zementmörtels und Vlieses hergestellten, abgebundenen Estrich dar.

Der Estrich ist zweischichtig aufgebaut. Die Bezugsziffer 1 be­ zeichnet dabei einen unteren Bereich des Estrichs, in dem ein erfindungsgemäß verwendetes Vlies 6 (hier lediglich die Fäden im Schnitt dargestellt) vollständig mit Zementmörtel 8 infil­ triert ist, während der darüber angeordnete, obere Bereich 2 des Estrichs aus Zementmörtel 5 ohne Vlies besteht. Der obere Bereich 2 stellt an seiner Oberseite 4 gleichzeitig den von au­ ßen sichtbaren Teil des Estrichs dar.

Der gesamte Estrich liegt auf einem Untergrund 3 auf.

Die im Bereich 1 dargestellten Fäden 6 sind jeweils von einem (hier übertrieben dargestellten) Zwischenraum 7 vom umgebenden Zementmörtel 8 getrennt, der sich nach Abbinden des Zementmör­ tels 8 zwischen der Mörtelmatrix und den Fäden 6 durch Schwin­ dung oder bereits bei der Infiltration ausbildet.

Unterseitig kann das Vlies eine Beschichtung aufweisen und so zum Beispiel auf eine als Isolierung dienende Trockenschüttung oder Wärmedämmung aufgelegt werden, wobei die Beschichtung ein Eindringen des fließfähigen, frischen Zementmörtels in den Be­ reich der Trockenschüttung oder Wärmedämmung verhindert.

Neben einer an den Ort der Erstellung gebundenen Anwendung, läßt sich ein erfindungsgemäß hergestellter, abgebundener Est­ rich auch transportfähig gestalten. In diesem Fall können "Estrich-Platten" transportierbarer Größe zunächst erfindungs­ gemäß erstellt und anschließend transportiert und an den Ort ihrer Verwendung gebracht werden.

Ebenso können auf die oben beschriebene Art und Weise mono­ lithische Betonplatten, zum Beispiel Fundamentplatten, erstellt werden.

Claims (13)

1. Verwendung eines, nach Wasserzugabe fließfähigen, selbstnivellierenden Zementmörtels und/oder mindestens eines aus räumlich verlaufenden, weitestgehend regellos oder in dreidimensionaler Gitterform angeordneten, ein Netzwerk ausbildenden Fäden bestehenden Vlieses, zur Erstellung eines aus dem Zementmörtel und dem Vlies, bei Infiltration des Vlieses durch den Zementmörtel, gebildeten Estrichs.

2. Verwendung nach Anspruch 1 mit der Maßgabe, daß das Vlies aus räumlich verschlungenen Fäden besteht.

3. Verwendung nach Anspruch 1 mit der Maßgabe, daß das Vlies eine Dicke von 1-10 cm besitzt.

4. Verwendung nach Anspruch 2 zur Erstellung eines Estriches, bei dem der Elastizitätsmodul der Fäden des Vlieses geringer ist als der Elastizitätsmodul des abgebundenen Zementmörtels.

5. Verwendung nach Anspruch 1 zur Erstellung eines Estriches, bei dem der Elastizitätsmodul des abgebundenen Zementmörtels 5.000-15.000 N/mm² beträgt.

6. Verwendung nach Anspruch 1 zur Erstellung eines Estriches mit einer Dichte zwischen 1,5 und 2,5 g/cm³ im abgebundenen Zustand.

7. Verwendung nach Anspruch 2 mit der Maßgabe, daß die Fäden des Vlieses aus Kunststoff bestehen.

8. Verwendung nach Anspruch 2 mit der Maßgabe, daß die Fäden des Vlieses aus Naturfasern bestehen.

9. Verwendung nach Anspruch 1, wobei der Masseanteil des Vlieses 2-100 kg/m³ beträgt.

10. Verwendung nach Anspruch 1, wobei der Masseanteil des Vlieses 3-50 kg/m³ beträgt.

11. Verwendung nach Anspruch 1, wobei der Masseanteil des Vlieses 4-30 kg/m³ beträgt.

12. Verwendung nach Anspruch 2, wobei die Fäden einen Durchmesser von 0,1-3 mm aufweisen.

13. Verwendung nach Anspruch 2, wobei die Fäden einen Durchmesser von 0,4-1,5 mm aufweisen.