10. Kolloquium Industrieböden - März 2020 125 Schnellzemente im Bereich der Industrieböden - Theorie und Praxis Frank Sander KORODUR International GmbH, Amberg, Deutschland Zusammenfassung Zementgebundene Baustoffe blicken im Bereich der Industrieböden auf eine jahrzehntelange Tradition zurück. Das Haus Korodur begann im Jahre 1936 mit seinen Aktivitäten. Die Geschichte hierzu war weltweit eng mit Portlandzementen und Kompositzementen zur Erstellung von Industrieestrichen und Industrieböden geprägt. Mit Beginn der 80er Jahre/ 90er Jahre kamen in Europa erste beschleunigte Optionen in den Markt, dies dann als „Fließestriche/ Spachtelmassen“. In den USA startete parallel eine Entwicklung in Richtung B-CSA [1]. Beiliegender Bericht soll aus Sicht eines Materialherstellers den heutigen Status-Quo behandeln. 1. Einführung Die Geschichte der Entwicklung und Nutzung von Portlandzement basierten Systemen war auch stets mit Wunsch verbunden die Nutzung dieser Systeme zu beschleunigen und auch die Volumenverringerung bei der Hydratation / Festigkeitsentwicklung zu reduzieren. Mit der reinen Beschleunigung von Portlandzementen (mod. OPC) bzw. dem Einsatz von CAC Bindemitteln war ein erster Schritt in Richtung Festigkeitsentwicklung getan, jedoch nicht im Hinblick auf die Verbesserung der Volumenstabilität. Erst mit der Entwicklung/ Nutzung von ternären Systemen bzw. Belit-Calciumsulfoaluminat-Zementen (B-CSA) wurden „Schnellzemente“ geschaffen, die auch nachweisbare Vorteile für den Einsatz im Bereich von Industrieböden aufwiesen. Dies nicht nur hinsichtlich der Festigkeitsentwicklung sondern auch im Bereich der Restfeuchtigkeit bzw. Volumenstabilität. 2. Aktuelle zur Anwendung kommende Mörtelsysteme (schnell nutzbar) im Bereich der Industrieböden - Sortierung über Verarbeitungskonsistenz a. Selbstverlaufsmassen b. Weichplastische Industrieestriche c. Erdfeuchte Industrieestriche Hinzu kommen Diversifikationen bzgl. der Korngröße der Farbe und der Art des Schnellestrichbindemittels. Basierend auf diesen Möglichkeiten ergibt sich z.B. für unser Haus in Summe eine zweistellige Zahl an mineralischen Produkten für die Anwendung im Bereich der industriellen Nutzung. Hierbei liegt der Fokus primär auf der schnellen Nutzbarkeit (abhängig von den Vorgaben) und der für uns wichtigen zusätzlichen Verbesserung im Hinblick auf die Dauerhaftigkeit und Nachhaltigkeit 3. B-CSA Systeme Die Ausbildung der Frühfestigkeit bei Portlandzementen wird im Wesentlichen durch Alit gesteuert. Verantwortlich für hohe Endfestigkeiten hingegen ist die langsamere Belit-Phase. Wie in Tabelle 1 zu sehen, ist beim B-CSA Zement die Alit-Phase komplett durch CSA substituiert. CSA bildet innerhalb kürzester Zeit stabile Ettringitkristalle, welche Frühfestigkeiten von > 20 MPa innerhalb von zwei Stunden ermöglichen. Das Abbindeverhalten noch vor der eigentlichen Hydratation kann chemisch so beschrieben werden, dass nach der Wasserzugabe ca. 80 % der Ettringitkristallstruktur durch die Calciumsulfat- und Aluminatkomponenten entstehen [2]. Bild 1 beschreibt graphisch den Erstarrungs- und Bild 2 den Festigkeitsverlauf im Vergleich zu einem CEM I. Bindemittel Alit C3S CSA C4A3Ŝ Belit C2S C3A Portlandzement 45-80 % - 0-32 % 7-15 % B-CSA - 20-30 % 40-60 % - Tabelle 1 „Mineralogische Zusammensetzung Portlandzement/ B-CSA“ Bild 1 „Erstarrungsverlauf Portlandzement / B-CSA“ Buch IB.indb 125 11.02.20 12: 53 126 10. Kolloquium Industrieböden - März 2020 Schnellzemente im Bereich der Industrieböden - Theorie und Praxis Die Hauptphase des B-CSA Zementes stellt Belit dar, wodurch ebenfalls je nach Betonrezeptur hohe Endfestigkeiten nach 28 Tagen von > 60 MPa erreicht werden können. Aufgrund des hohen Belitgehalts steigert sich jedoch die Festigkeit des Betons auch darüber hinaus noch merklich. Untersuchungen in den USA haben ergeben, dass bei Bauteilen nach 15 Jahren noch eine Festigkeitssteigerung von ca. 30 % im Vergleich zur 28-Tage Festigkeit erreicht wurde. [2] Bild 2 „Festigkeitsverlauf CEM I / B-CSA“ Bild 3 zeigt den qualitativen Unterschied im Bereich der Bindemittelarten. Sowohl CEM I bzw. mod. CEM I Optionen schwinden nach wie vor. Erst Systeme auf Basis von z.B. Rapid Set/ B-CSA weisen auch nach vielen 100 Tagen noch keine signifikanten Volumenveränderungen auf. Bild 3 „Typische Schwundverläufe (Rapid Set/ B-CSA)“ 4. Ternäre Systeme Ein ternäres System ist ein Gemisch aus drei Stoffen und setzt sich im Bereich der zementären, mineralischen Systeme aus den Komponenten CAC oder B-CSA, CEM I und Gips (Halbhydrat, Dihydrat) zusammen. Erste Verwendungen fanden im Bereich der Selbstverlaufsmassen im Industriebereich beginnend in den 1990er Jahren statt. Mittlerweile sind diese Systeme im zementäen Bereich neben den B-CSA Versionen der Status Quo im Bereich der „Schnellestriche“. Hierbei ist jedoch zu berücksichtigen, dass neben der Optimierung des Austrocknungsverhaltens auch die Volumenstabilität im Fokus der Formulierungen liegt. Einen guten Überblick bietet das TKB Merkblatt 14 [4] „Schnellzementestriche und Zementestriche mit Estrichzusatzmitteln“. 5. Ausblick Im Rahmen dieser kurzen Betrachtung soll auf die technischen Vorteile von B-CSA bzw. ternär basierten Industrieestriche/ -böden eingegangen werden. Neben dem Einsatz im Wohnungsbau bzw. bei Infrastrukturmaßnahmen sind diese Bindemittelvariationen auch im Industriebau nicht mehr wegzudenken. Neben den zeitlichen Vorteilen bieten Produkte auf deren Basis auch technisch nachweisbare Vorteile. Dies vor allem im Hinblick auf die Volumenstabilität, dem Potential des chemisch gebundenen Anmachwassers und der Gefügedichtigkeit. Literatur [1] Schnellbeton zur zeitoptimierten Instandsetzung einer Tankfläche - Objektreport_01_2019 TAE Lasse Manns [2] Andrzej Wieckowski, Roman Zimka: Beton mit schnellerhärtendem Calcium-Sulfoaluminat-Zement (CSA-ZEMENT); in: Beton- und Stahlbetonbau 112 (2017) 8, A19 - A23 [3] Eric Bescher, Christopher Ramseyer: Seattle-Tacoma Airport concrete rehabilitation performance review - A 17-Year performance review of concrete rehabilitation using sulfoaluminatebelite cement at the Seattle-Tacoma Airport (2013) [4] TKB Merkblatt 14 „Schnellzementestriche und Zementestriche mit Estrichzusatzmitteln“ (2015) Buch IB.indb 126 11.02.20 12: 53