10. Kolloquium Industrieböden - März 2020 193 Einflüsse auf die Prüfung der Abreißfestigkeit/ Oberflächenzugfestigkeit Prof. Dr.-Ing. Karl-Heinz Wiegrink Hochschule Augsburg Sachverständigenbüro Dr. Wiegrink, Tutzing, Deutschland Armin Gail Yannick Grafmüller Zusammenfassung In der Literatur werden Einflüsse auf die Prüfung der Abreißfestigkeit häufig rein theoretisch betrachtet. Obwohl es sich um eine „triviale“ Prüfung handelt, ist die Durchführung in Abhängigkeit von den zu beurteilenden Produkten bzw. Technischen Regelwerken unterschiedlich geregelt. Daher kann es eine Rolle spielen, welches technische Regelwerk im Vertragsverhältnis vereinbart ist. In dieser Arbeit wurden Einflüsse auf die Durchführung der Abreißfestigkeit systematisch für Beton und Estrich untersucht. 1. Definition der Begriffe Die Prüfung der Haftzugfestigkeit beschreibt die maximale Zugkraft die aufgebracht werden muss, um einen Adhäsionsbruch zwischen zwei Materialschichten zu erzeugen (z. Bsp. Beschichtung und Beton). Die Oberflächenzugfestigkeit wiederum beschreibt nicht die Qualität des Verbundes zweier Schichten, sondern den inneren Verbund eines Materials (Kohäsion). Hierbei wird die maximale Zugkraft gemessen, die erforderlich ist, um einen Kohäsionsbruch im beprobten Material zu erzeugen. Der Begriff Abreißfestigkeit definiert diese beiden Verfahren als Sammelbegriff. Bild 1: Möglichkeiten zur Bestimmung der Abreißfestigkeiten / 31/ 2. Normative Grundlagen Bei der Bestimmung der Abreißfestigkeit handelt es sich um eine „triviale“ Standardprüfung / 20/ . Leider sind jedoch sowohl die Prüfungsdurchführung als auch die Bewertung der Ergebnisse in Abhängigkeit von den zu beurteilenden Produkten bzw. Technischen Regelwerken unterschiedlich geregelt. Daher kann es eine Rolle spielen, welches technische Regelwerk im Vertragsverhältnis vereinbart ist. Mann / 19/ und Voß / 20/ haben die möglichen Einflussgrößen theoretisch betrachtet. Erning / 21/ wies auf die besondere Problematik im Streitfall hin: „[…] gilt es, den Wildwuchs der sich auf dem Haftzug-Prüfungssektor breit macht, zu beschneiden und in vernünftige Bahnen zu lenken, damit einer falschen Beurteilung - vor allem vor Gericht - begegnet werden kann.“ Eine Übersicht über die normativen Grundlagen ist im Anhang in Bild 21 dargestellt. Daraus ergaben sich einige Faktoren, die Einfluss auf das Messergebnis haben könnten: - Temperatur - Begrenzung der Prüffläche durch Vorbohren: ohne; rund + nass; rund + trocken - Form der Prüffläche: rund/ eckig - Bohrbzw. Einschnitttiefe - Art des Klebers (EP, PUR, PMMA) - Zuggeschwindigkeit - Aushärtezeit des Klebers - Dicke des Klebstoffs - Schiefwinkligkeit 4.5 Wiegrink.indd 193 12.02.20 12: 41 194 10. Kolloquium Industrieböden - März 2020 Einflüsse auf die Prüfung der Abreißfestigkeit/ Oberflächenzugfestigkeit 3. Ist ein Vorbehandeln vor der Prüfung erforderlich? Beim Studium der Regelwerke zur Prüfung der Haftzugfestigkeit wird zwingend ein Einschneiden der Prüffläche gefordert. Dies ist aus technischer Sicht auch absolut sinnvoll. Nur durch das Einschneiden der Prüffläche kann in der tieferliegenden Verbundzone (s. Bild 1) die Bruchfläche klar definiert werden. Zudem ist zu bedenken, dass insbesondere bei dickeren Verbundschichten in diesen auch seitlich wirkende Kohäsions- und Biegezugkräfte wirken können, die die Haftzugfestigkeit der Verbundzone scheinbar in unbekanntem Maße steigern können. Wieso wird dann für die Prüfung der Abreißfestigkeit diskutiert, ob ein Begrenzen der Prüffläche vermieden werden soll? Im BEB-Merkblatt finden sich z.B. folgende Hinweise: „Vorbohren bedeutet immer eine Beschädigung der oberen Estrichrandzone und sollte möglichst vermieden werden.“ „Ein trockenes Vorbohren ist wegen der Mantelreibung und der damit verbundenen Vorschädigung nicht zu empfehlen.“ Die zu prüfende Verbundzone soll möglichst wenig beschädigt werden, darum ist die Verwendung von quadratischen Abzugskörpern grundsätzlich zu empfehlen. Ab einer Schnitttiefe von 10 mm (ca. 5 mm über die Verbundzone hinaus) muss grundsätzlich ein quadratischer Abzugskörper verwendet werden.“ Im Gegensatz dazu wird in den Betonnormen / 6; 16; 17/ ein nasses Vorbohren gefordert, um die Reibung zu minimieren und unerwünschte thermische Spannungen beim Bohren zu vermeiden. Allerdings ist die dann nasse Prüffläche mineralischer Oberflächen für die gängigen Klebstoffe ungeeignet. Das Abtrocknen oder Vorwärmen der Prüfflächen mittels Heißluftfön wird jedoch ebenfalls als kritisch bewertet, da die hieraus entstehenden thermischen Spannungen einen Einfluss haben können / 20/ . Aus diesen Spannungsfeldern ergeben sich die Diskussionen in der Literatur, auf der Baustelle und vor Gericht. 4. Laborversuche Im Baustofflabor der Hochschule Augsburg wurden 3 unterschiedliche Materialien als Prüfuntergrund verwendet, siehe Tabelle 1. Mit „Beton“ wurde ein Betonuntergrund, gewählt der der üblichen Zusammensetzung eines C30/ 37 entspricht. Mit „Estrich F4“ wurde eine Zusammensetzung gewählt, die einem Baustellenestrich entspricht. Mit „Estrich F4(-)“ wurde eine Zusammensetzung gewählt, die einem „schlechten“ Estrich entsprechen soll, um bewusst niedrige Oberflächenzugfestigkeiten abzubilden. Die Erzielung sehr niedriger Oberflächenzugfestigkeiten war im Labor nur sehr schwierig möglich / 31/ . Bezeichnung Beton Estrich F4 Estrich F4(-) Sieblinie A/ B 16 B8 C8 z/ G - 1: 7 1: 8 w/ z 0,485 0,75 0,9 Zement [kg/ m³] 340 300 215 Druckf. [N/ mm²] 48,1 23,2 9,4 Biegezugf. [N/ mm²] - 4,6 2,4 Tabelle 1: Verwendete Materialien und Festigkeiten im Alter von 28 Tagen 4.1 Herstellung Die verwendeten Gesteinskörnungen wurden bis zur Massekonstanz getrocknet. Verwendet wurde ein Zement CEM II/ A-LL 32,5 R der Fa. Märker. Die Lieferung erfolgte in 25 kg Säcken aus einer Produktionscharge. Die Gesteinskörnung und der Zement wurden für 1 Minute im 90-l-Zwangsmischer vermengt. Nach anschließender Wasserzugabe wurde für weitere 3-5 Minuten gemischt. Anschließend wurden die Proben in Plattenschalungen 40 cm x 40 cm x 5 cm eingefüllt. Der Beton wurde für 5 Sekunden auf dem Rütteltisch verdichtet. Die Estriche wurden mit dem Reibebrett verteilt und von Hand verdichtet und anschließend mit einer Glättkelle abgezogen und geglättet. Auf der Baustelle wird bei Estrichen zur Nachbehandlung empfohlen, die Fenster zu Beginn des Erstarrungsprozesses geschlossen zu halten. Diese natürliche Luftglocke wurde im Labor erzeugt, in dem jede Schalung im Abstand von rund 4 cm mit einer Folie eingehaust wurde. Der Estrich F4 wurde nach 4 Tagen ausgeschalt und bis zur Beprobung im trockenen Laborklima gelagert. Beim Beton wurde eine kürzere Ausschalfrist von einem Tag gewählt. Sehr niedrigen Oberflächenzugfestigkeit ließen sich reproduzierbar nur durch eine Unterbrechung der Hydratation sicherstellen, hierzu wurden die Platten Estrich F4(-) nach 24 Stunden für weitere 48 Stunden bei 60°C im Trockenschrank getrocknet. Im Alter von mehr als 4 Wochen wurden auf jeder Prüfplatte 9 Einzelwerte mit dem Prüfgerät Freundl bestimmt. 4.2 Prüfprogramm Im Prüfprogramm wurden die folgenden Einflüsse auf die Prüfung der Oberflächenzugfestigkeit ermittelt: 4.5 Wiegrink.indd 194 12.02.20 12: 41 10. Kolloquium Industrieböden - März 2020 195 Einflüsse auf die Prüfung der Abreißfestigkeit/ Oberflächenzugfestigkeit Klebstoff: PMMA; PUR Einschneiden: rund & nass ohne rund & trocken, 5 mm rund & trocken, 10 mm rechteckig, 10 mm Prüfgeschwindigkeit: 50; 100; 250 N/ s Temperatur: 10; 20; 30°C Erhärtungszeit: 30/ 45; 60; 180 min; 24 h Untergrundfeuchte: normal; erhöht Klebstoffschichtdicke: normal; dick Prüfwinkel: 90°; 87° Vorbehandlung: ohne; normal; stark Trocknung: 48 h Laborluft; Heißluftfön 5. Ergebnisse In den nachfolgenden Kapiteln sind die Mittelwerte der Prüfplatten dargestellt. In der Regel handelt es sich um den Mittelwert aus 9 Einzelwerten. Offensichtliche Ausreißer, insbesondere im Adhäsionsversagen des Klebstoffs, wurden teilweise aus der Wertung genommen. Hinsichtlich der Einzelwerte wird auf / 31/ verwiesen. 5.1 Klebstoffeinfluss PMMA und PUR 5.1.1 Klebstoffeinfluss PMMA und PUR bei Beton Die Ergebnisse sind in Bild 2 dargestellt. Die beiden Kleberarten PMMA und PUR weisen bei Beton keine signifikanten Unterschiede auf. Einzig PUR & rechteckig wies geringere Werte auf, die ggfs. auf Prüfstreuungen oder Probleme bei der Applikation des Klebstoffs im Eckbereich zurückzuführen sind. 5.1.2 Klebstoffeinfluss PMMA und PUR bei Estrich F4 Die Ergebnisse sind in Bild 3 dargestellt. Die beiden Kleberarten PMMA und PUR weisen bei Estrich F4 keine signifikanten Unterschiede auf. Die Einflüsse werden deutlich von der Art des Einschneidens überlagert. 5.1.3 Klebstoffeinfluss PMMA und PUR bei Estrich F4(-) Die Ergebnisse sind in Bild 4 dargestellt. Bei niedrigen Oberflächenzugfestigkeiten scheint der PUR-Kleber höhere Messwerte zu ergeben. Worauf der geringere Wert bei „PUR & ohne Einschneiden“ zurückzuführen ist, konnte nicht abschließend geklärt werden. Bild 2: Vergleich PMMA und PUR sowie Art des Einschneidens bei Beton / 31/ Bild 3: Vergleich PMMA und PUR sowie Art des Einschneidens bei Estrich F4 / 31/ Bild 4: Vergleich PMMA und PUR sowie Art des Einschneidens bei Estrich F4(-) / 31/ 5.2 Art des Einschneidens 5.2.1 Art des Einschneidens bei Beton Die Ergebnisse sind in Bild 2 dargestellt. Das Vorbohren rund & nass lieferte die höchsten Werte. Beim rechteckigen Einschneiden entstanden tendenziell die geringsten Werte und die größten Differenzen. 5.2.2 Art des Einschneidens bei Estrich F4 Die Ergebnisse sind in Bild 3 dargestellt. Deutlich höhere Werte von rd. 2,5 N/ mm² werden in dieser Versuchsreihe erzielt, wenn nicht vorgebohrt wird. Nasses Vorbohren lieferte ähnliche gute Werte. Jegliche trockene Einschnittart (rechteckig und die beiden trocken vorgebohrten Werte) lieferte deutlich geringere Werte. 4.5 Wiegrink.indd 195 12.02.20 12: 41 196 10. Kolloquium Industrieböden - März 2020 Einflüsse auf die Prüfung der Abreißfestigkeit/ Oberflächenzugfestigkeit 5.2.3 Art des Einschneidens bei Estrich F4(-) Die Ergebnisse sind in Bild 4 dargestellt. Unerwartet wurden bei „schlechten“ Estrichen beim trockenen Einschneiden „rund trocken 5 mm“ gute Messwerte erreicht. Ganz unerwartet wurden beim nassen Bohren „rund nass & PMMA“ die geringsten Werte erzielt. An weiteren Proben wurden Wiederholungsprüfungen durchgeführt, die die Ergebnisse jedoch bestätigten / 31/ . Ggfs. werden die Ergebnisse dadurch positiv beeinflusst, dass beim trockenen Einschneiden Randausbrüche entstehen, die zu einer Verkrallung des Klebstoffs führen. Hier besteht weiterer Forschungsbedarf. 5.3 Prüfgeschwindigkeit 5.3.1 Prüfgeschwindigkeit bei Beton Die Ergebnisse sind in Bild 5 dargestellt. Bei der Betrachtung der Klebstoffe, sowohl auf PMMAals auch auf PUR- Basis, stellt sich heraus, dass mit einer Prüfgeschwindigkeit von 100 N/ s eine höhere Oberflächenzugfestigkeit erreicht wird, als mit 50 N/ s bzw. 250 N/ s. Die Unterschiede der Werte sind bei einem Kleber auf PMMA-Basis geringer, als bei einem Kleber auf PUR-Basis. Dieser reagiert in dieser Versuchsreihe empfindlicher auf die Änderung der Geschwindigkeit. Bild 5: Vergleich PMMA und PUR sowie Prüfgeschwindigkeit bei Beton / 31/ 5.3.2 Prüfgeschwindigkeit bei Estrich F4 Die Ergebnisse sind in Bild 6 dargestellt. Auch bei Estrich F4 ergaben sich bei der Prüfgeschwindigkeit 100 N/ s die höchsten Messwerte. Bild 6: Vergleich PMMA und PUR sowie Prüfgeschwindigkeit bei Estrich / 31/ 5.4 Temperatureinfluss 5.4.1 Temperatureinfluss bei Beton Die Ergebnisse sind in Bild 7 dargestellt. Die Temperatur hat keinen signifikanten Einfluss auf die Ergebnisse. Tendenziell erzielen die Klebstoffe bei niedrigen Temperaturen (10°C) und entsprechend ausreichender Erhärtungszeit sogar höhere Werte. Bild 7: Vergleich PMMA und PUR sowie Temperatureinfluss bei Beton / 31/ 5.4.2 Temperatureinfluss bei Estrich Die Ergebnisse sind in Bild 8 dargestellt. Die Temperatur hat keinen signifikanten Einfluss auf die Ergebnisse. Die etwas geringeren Werte bei „PUR & 10°C“ konnten im Bruchbild nicht erklärt werden. Bild 8: Vergleich PMMA und PUR sowie Temperatureinfluss bei Estrich / 31/ 4.5 Wiegrink.indd 196 12.02.20 12: 41 10. Kolloquium Industrieböden - März 2020 197 Einflüsse auf die Prüfung der Abreißfestigkeit/ Oberflächenzugfestigkeit 5.5 Erhärtungszeit 5.5.1 Erhärtungszeit bei Beton Die Ergebnisse sind in Bild 9 dargestellt. Eine Erhärtung über die geforderte Zeit (PMMA 30 min bzw. PUR 45 min) führt bei 20°C zu keiner Verbesserung der Ergebnisse. Der geringe Wert bei PUR & 60 min wird auf Prüfstreuungen zurückgeführt, da es bei dieser Platte zu mehr Adhäsionsbrüchen kam. Bild 9: Vergleich PMMA und PUR sowie Erhärtungszeit bei Beton / 31/ 5.5.2 Erhärtungszeit bei Estrich Die Ergebnisse sind in Bild 10 dargestellt. Die Ergebnisse wiesen größere Streuungen auf als bei Beton. Mit PMMA-Kleber wurden bei längeren Erhärtungszeiten im Vergleich signifikant geringere Werte erzielt. Bild 10: Vergleich PMMA und PUR sowie Erhärtungszeit bei Estrich / 31/ 5.6 Untergrundfeuchte 5.6.1 Untergrundfeuchte bei Beton Die Ergebnisse sind in Bild 11 dargestellt. Im Rahmen dieser Versuchsreihe weisen sowohl der Klebstoff auf PMMAals auch auf PUR-Basis durch die Erhöhung der Untergrundfeuchte einen negativen Einfluss auf die Prüfung der Oberflächenzugfestigkeit auf. Es werden eindeutig schlechtere Abreißwerte erreicht. Ein PMMA-Kleber schneidet zu etwa ein Drittel schlechter ab, als in der trockenen Variation mit 1,9 CM-% und ein PUR-Kleber erreicht sogar nur noch die Hälfte des Standardwertes. Die Restfeuchte im oberen Bereich des Estrichs ist daher bei zu geringen Messwerten zwingend zu prüfen und zu dokumentieren. Wichtig ist zu beachten, dass die „feuchten“ Untergründe im Bereich der Belegefeuchte für Beschichtungen sind. Bei schlechten Haftzugwerten ist daher zunächst die Prüfung in trockenem Zustand zu wiederholen. Bild 11: Vergleich PMMA und PUR sowie Untergrundfeuchte bei Beton / 31/ 5.6.2 Untergrundfeuchte bei Estrich Die Ergebnisse sind in Bild 12 dargestellt. Auch beim Estrich führt die erhöhte Restfeuchte zur Verringerung der Messwerte. Es tritt häufiger ein Adhäsionsversagen auf. Die Restfeuchte im oberen Bereich des Estrichs ist daher bei zu geringen Messwerten zwingend zu prüfen und zu dokumentieren. Bild 12: Vergleich PMMA und PUR sowie Untergrundfeuchte bei Estrich / 31/ 5.7 Klebstoffschichtdicke 5.8 Klebstoffschichtdicke bei Beton Die Ergebnisse sind in Bild 13 dargestellt. Bei beiden Klebstoffen führte die rd. 1 mm dickere Schichtdicke zu keiner signifikanten Änderung der Messwerte. 4.5 Wiegrink.indd 197 12.02.20 12: 41 198 10. Kolloquium Industrieböden - März 2020 Einflüsse auf die Prüfung der Abreißfestigkeit/ Oberflächenzugfestigkeit Bild 13: Vergleich PMMA und PUR sowie Klebstoffschichtdicke bei Beton / 31/ 5.9 Klebstoffschichtdicke bei Estrich Die Ergebnisse sind in Bild 14 dargestellt. Bei beiden Klebstoffen führte die rd. 1 mm dickere Schichtdicke zu einer Verringerung der Messwerte von rd. 0,4 N/ mm² (bei Vernachlässigung von positiven Ausreißern bei PMMA & dick) (s. / 31/ ) Bild 14: Vergleich PMMA und PUR sowie Klebstoffschichtdicke bei Estrich / 31/ 5.10 Prüfwinkel 5.10.1 Prüfwinkel bei Beton Die Ergebnisse sind in Bild 15 dargestellt. Durch eine künstliche Schiefstellung des Prüfgerätes von der vertikalen um ca. 3 ° ± 1 ° wurde unabhängig von der Klebstoffart eine deutlich schlechtere gemittelte Oberflä-chenzugfestigkeit an Beton in dieser Versuchsreihe ermittelt. Bei der Prüfungsdurchführung war auffällig, dass sich ein schräges Abbruchbild zur Seite der Schiefstellung entwickelt hat. Damit lässt sich das Ergebnis / 19/ bestätigen und verifizieren, dass sich bei einer Schiefstellung des Prüfgerätes und einer damit exzentrischen Lasteinleitung eine um ca.25 % bis 30 % schlechtere, gemittelte Oberflächenzugfestigkeit ergibt. Bild 15: Vergleich PMMA und PUR sowie Prüfwinkel bei Beton / 31/ 5.10.2 Prüfwinkel bei Estrich Die Ergebnisse sind in Bild 16 dargestellt. In dieser Versuchsreihe wies die Schiefstellung unerwartet keinen signifikanten Einfluss auf. Bild 16: Vergleich PMMA und PUR sowie Prüfwinkel bei Estrich / 31/ 5.11 Vorbehandlung 5.11.1 Vorbehandlung bei Beton Die Ergebnisse sind in Bild 17 dargestellt. Bei dieser Versuchsreihe wurde zwischen keiner, normaler und starker Vorbehandlung mittels einer handelsüblichen Drahtbürste bzw. 16er- Korn Schleifpapier unterschieden. Die Ergebnisse belegen die Erfordernisse der Vorbehandlung, da ohne sie deutlich geringere Messwerte erzielt werden. Grund dafür ist, dass bei einer mangelhaften Vorbehandlung nur an der äußersten Schicht der Zementschlemme, gezogen wird und deshalb die Zugkräfte nicht das Zuschlaggefüge des zu prüfenden Untergrundes erreichen. 4.5 Wiegrink.indd 198 12.02.20 12: 41 10. Kolloquium Industrieböden - März 2020 199 Einflüsse auf die Prüfung der Abreißfestigkeit/ Oberflächenzugfestigkeit Bild 17: Vergleich PMMA und PUR sowie Vorbehandlung bei Beton / 31/ 5.11.2 Vorbehandlung bei Estrich Die Ergebnisse sind in Bild 18 dargestellt. Es zeigten sich die gleichen Einflüsse wie bei Beton. Bild 18: Vergleich PMMA und PUR sowie Vorbehandlung bei Estrich / 31/ 5.12 Trocknung mit Heißluftföhn 5.12.1 Trocknung mit Heißluftföhn bei Beton Die Ergebnisse sind in Bild 19 dargestellt. Durch das runde und nasse Vorbohren entsteht Feuchte an der Prüfstelle. Da aber die verwendeten Kleber einen negativen Einfluss aufgrund der Untergrundfeuchte entwickeln, sollte die Bohrstelle trocken sein. Zum Vergleich, ob diese Trocknung einen negativen Einfluss auf die Oberflächenzugfestigkeit hat, wurde mit einem Heißluftföhn mit bis zu ca. 270 °C die Bohrstelle unmittelbar nach dem runden und nassen Vorbohren getrocknet. Unabhängig von der verwendeten Klebstoffart, hat die Trocknung der Bohrstelle mit einem Heißluftföhn in dieser Versuchsreihe bei dem Baustoff Beton keinen signifikanten negativen Einfluss auf die zu ermittelnde Oberflächenzugfestigkeit gezeigt. Bild 19: Vergleich PMMA und PUR sowie Heißluftföhn bei Beton / 31/ 5.12.2 Trocknung mit Heißluftföhn bei Estrich Die Ergebnisse sind in Bild 20 dargestellt. Im Gegensatz zu Beton wirkt sich die Trocknung der Bohrstelle mit dem Föhn auf die Oberflächenzugfestigkeiten signifikant aus. Es ist, unabhängig vom Kleber, zu erkennen, dass die Oberflächenzugfestigkeiten nach der Trocknung durch den Föhn geringer sind, als die der Platten, welche an der Laborluft getrocknet wurden. Die Verringerung der Werte tritt kleberübergreifend im gleichen Maße auf. Bild 20: Vergleich PMMA und PUR sowie Heißluftföhn bei Estrich / 31/ 6. Zusammenfassende Bewertung Das Ziel der Arbeit / 31/ war es, den Einfluss herauszuarbeiten, welche die Durchführung der Beprobung auf das Ergebnis der Oberflächenbzw. Haftzugfestigkeit hat. Um eine auswertbare und repräsentative Datengrundlage zu erhalten, wurden mehr als 1000 Abziehversuche durchgeführt. Mithilfe dieser gewonnenen Ergebnisse konnte eine gewisse Tendenz bei unterschiedlich angewandten Prüfverfahren festgestellt werden. Bei der Abreißfestigkeit handelt es sich um eine Materialeigenschaft, die grundsätzlich große Streuungen aufweist. Die hier beobachteten Erkenntnisse können daher zunächst nur eine Orientierung sein und sind durch weitere Forschungsarbeiten zu verifizieren. Grundsätzlich haben sich im Zuge dieser Versuchsreihe deutliche Unterschiede bei den untersuchten Baustoffen und Einflüsse der angewandten Prüfverfahren gezeigt. Oftmals war die zu erwartende Oberflächenzugfestig- 4.5 Wiegrink.indd 199 12.02.20 12: 41 200 10. Kolloquium Industrieböden - März 2020 Einflüsse auf die Prüfung der Abreißfestigkeit/ Oberflächenzugfestigkeit keit von „gut“ (Beton) bzw. „schlecht“ (Estrich), davon abhängig wie die zu untersuchende Oberfläche geprüft werden soll (z.B. Art des Einschneidens). Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 zusammenfassend dargestellt. Die Oberflächenzugfestigkeiten sind relativ zum gewählten Standardprüffall angegeben. Tabelle 2: Zusammenfassung der ermittelten Oberflächenzugfestigkeiten in N/ mm² Stdrd: Standard-Prüfung: „rund u. nass & 100 N/ s & 20°C & 30/ 45 min & trocken & dünn & 90° & normal & trocken“ k.E. Kein Einfluss im Vergleich zu Stdrd So kann bei einem Beton C30/ 37 unter normalen Baustellenbedingungen durchaus rund und nass vorgebohrt werden, da sich im Zuge dieser Versuchsreihe kein Einfluss durch bewusst intensives Trocknen (270 °C) der Oberfläche mit einem Heißluftföhn herausgestellt hat. Durch einen erfahrenen Baustoffprüfer oder Sachverständigen und bedachtes Trocknen unmittelbar nach dem nassem Vorbohren kann somit eine geregelte Prüfungsdurchführung gewährleistet werden, ohne den Hintergrund, dass das künstliche Einbringen von Feuchtigkeit einen negativen Einfluss auf die Oberflächenzugfestigkeit haben könnte. Allerdings sollte sichergestellt sein, dass die Oberfläche ausreichend trocken ist, da Kleber auf PURsowohl als auch auf PMMA-Basis bei feuchten Untergründen (Oberfläche trocken) keine verwertbaren Ergebnisse liefern. Die Vorgehensweise beim Beton ist nicht auf den Estrich F4 zu übertragen. Bei Estrich wird aufgrund dieser Ergebnisse in Übereinstimmung mit / 18/ empfohlen, mit Abzugsversuchen ohne Begrenzung der Prüffläche zu beginnen. Bei den Versuchen ohne Prüfflächenbegrenzung konnte in dieser Versuchsreihe keine ungewöhnlichen Rissbilder (größere Stempelfläche) erkannt werden. Liegt die Streuung der Werte sowie der Abrissbilder in einem verwertbaren Bereich, sind die Ergebnisse zu verwenden. Falls dies nicht der Fall ist, sollte beim Estrich nicht rund und nass vorgebohrt werden. Die Prüffläche müsste dadurch längere Zeit (mind. 48h) trocknen, um den negativen Einfluss der Untergrundfeuchte zu vermeiden. Die Feuchte lässt sich, nicht wie bei dem Baustoff Beton, ohne eine negative Beeinflussung der Oberflächenzugfestigkeit mit einem Heißluftföhn austreiben. Damit ist die Wirtschaftlichkeit und die Praxisnähe durch das Nassbohrverfahren in den meisten Fällen nicht mehr gegeben. Die Ergebnisse nach dem trockenen Bohren fielen in dieser Versuchsreihe jedoch kleiner aus, als die Ergebnisse ohne Begrenzung der Prüffläche. Bei einem schlechten Estrich F4(-) hat sich herausgestellt, dass im Zuge des Einschneidens, egal ob rund oder eckig, oftmals die oberflächennahe Zone geringfügig vorgeschädigt wurde, sodass ein vollflächiges Aufbringen der Prüfstempel oftmals nur bedingt möglich war. Deswegen erweist sich die Anmerkung vom BEB-Merkblatt / 18/ als hilfreich, welche beschreibt, dass die Erstprüfung immer ohne begrenzende Prüffläche vonstattengeht und falls die Bruchbilder eine ungewöhnliche Versagensart aufweisen, die Zweitprüfung mit einer begrenzenden Prüffläche zu wiederholen ist. Grundsätzlich hat sich das Vorbohren einer Ringnut als einfacher zu handhaben erwiesen, als das rechteckige Einschneiden. Allein schon bei dem Einschneidevorgang ist das Aufstellen einer Bohrmaschine und das vorsichtige Absenken der Bohrkrone leichter zu bewerkstelligen, als das rechteckige Einschneiden mit einem dafür geeigneten Winkel-schleifer. Außerdem zeigten sich beim Aufbringen des Klebers deutlich Schwierigkeiten bei der rechteckigen Variante aufgrund dessen, dass die Ecken der rechteckigen Prüfplatten nicht immer voll und ganz mit Kleber bedeckt werden konnten. Die Verwendung rechteckiger Stempel ergab bei Estrichen auch keine höheren Werte. Die Vorgabe zur Verwendung rechteckiger Stempel im BEB-Merkblatt / 18/ kann daher nicht bestätigt werden. Dabei ist darauf zu achten, dass die begrenzte Prüffläche nicht mit dem Nassbohrverfahren, sondern mit dem Trockenbohrverfahren 5 mm tief in den Untergrund hergestellt wird. Im Zuge dieser Versuchsreihe hat sich ein Feuchteeintrag auf die Oberfläche von Beton und Estrich F4 als negativen Einfluss herausgestellt und kann deswegen ebenso auf die schlechten zu erwartende Oberflächenzugfestigkeiten (Estrich F4 (-)) abgeleitet werden. 4.5 Wiegrink.indd 200 12.02.20 12: 41 10. Kolloquium Industrieböden - März 2020 201 Einflüsse auf die Prüfung der Abreißfestigkeit/ Oberflächenzugfestigkeit Zudem hatte die Trocknung der Prüfstelle mit einem Heißluftföhn ab dem Estrich F4 einen ne-gativen Einfluss auf die Oberflächenzugfestigkeit und die verwendeten Kleber. Zum anderen konnte während der Vorversuche herausgefunden werden, dass die porösen, schlechten Estriche zu viel Wasser aufnehmen, um dieses mit einem Heißluftföhn sicher auszutreiben. Baustoffübergreifend konnte mit der Belastungsgeschwindigkeit von 100 N/ s die höchsten Prüfwerte erreicht werden. Diese sollte wenn möglich eingehalten werden. Ein Einfluss der Temperatur auf die Oberflächenzugfestigkeit bzw. den verwendeten Klebern konnte zwischen 10 °C und 30 °C nicht nachgewiesen werden. Interessant war, dass die Prüfwerte bei dem Baustoff Beton mit niedrigeren Temperaturen sogar höher lagen. Werden die verwendeten Kleberarten nach Herstellerangaben eingesetzt, stellte sich heraus, dass diese Angaben verlässlich sind. Eine Verlängerung der Aushärtezeit über die Mindestdauer hat keinen negativen Einfluss auf die Festigkeit bzw. auf die Verwendbarkeit der Kleber. Auch der Auftrag von zu viel Kleber, was zu einer höheren Klebstoffschichtdicke führt, hat keinen negativen Einfluss auf die Oberflächenzugfestigkeiten. Die Ränder des Prüfstempels sollten jedoch gründlich von überschüssigen Kleberresten befreit werden. Bei dem Baustoff Beton wurden anhand einer künstlichen Schiefstellung des Prüfgerätes in diesem Versuchsprogramm deutlich schlechtere Prüfwerte generiert. Dies ist bei dem Baustoff Estrich F4 nicht zu erkennen. Dennoch sollte bei allen Versuchen auf eine zentrische, vertikale Lasteinwirkung zur Prüffläche geachtet werden. Die Aussage von Mann / 19/ , dass durch eine Schiefstellung des Prüfgerätes 30% schlechtere Oberflächenzugfestigkeiten zu erwarten sind, konnte beim Baustoff Beton bestätigt werden. Wie erwartet, spielt die Vorbehandlung der Prüfstelle eine deutliche Rolle in Bezug auf die Oberflächenzugfestigkeit. Die Werte lassen sich stark durch die Intensität des Vorbehandelns der zu untersuchenden Prüffläche beeinflussen. Die Zementschlemme ist nicht mit dem Korngerüst des Baustoffs verbunden, somit führen schon kleine Reste der Zementschlemme zu einer Senkung der Oberflächenzugfestigkeit. Wird die Oberflächenzugfestigkeit an belegereifen Untergründen geprüft, sollte diese nur von Staub, Öl, Fetten und losen Teilen befreit werden und nicht zusätzlich durch weiteres Vorbehandeln verbessert werden. 7. Danksagung Vielen Dank an die Firma Kiwa GmbH Bautest Augsburg für die Fachkompetenz und finanzielle bzw. materielle Unterstützung. Dank gilt auch der Firma Märker für den kostenlos zur Verfügung gestellten Zement. Vielen Dank an die Fachhochschule Augsburg für die Bereitstellung der Räumlichkeiten im Baustofflabor und deren Mitarbeitern Dengler und Hager für ihre Unterstützung. Besonderer Dank gilt den Co-Autoren Gail und Grafmüller für die exzellente und äußerst umfangreiche Masterarbeit. Literatur [1] DIN EN 196-1: Prüfverfahren für Zement - Teil 1: Bestimmung der Festigkeit; Deutsche Fassung EN 196-1: 2016 [2] DIN EN 933-1: 2012-03 Prüfverfahren für geometrische Eigenschaften von Gesteinskörnungen - Bestimmung der Korngrößenverteilung - Siebverfahren [3] DIN 1045-2 Tragwerke aus Beton, Stahlbeton und Spannbeton - Teil 2: Beton - Festlegung, Eigenschaften, Herstellung und Konformität - Anwen-dungsregeln zu DIN EN 206-1 [4] DIN 1048-2: 1991-06 Prüfverfahren für Beton, Festbeton in Bauwerken und Bauteilen [5] DIN EN 1097-6: 2013-09 Prüfverfahren für mechanische und physikalische Eigenschaften von Gesteinskörnungen - Bestimmung der Rohdichte und der Wasseraufnahme [6] DIN EN 1542: 1999-07 Produkte und Systeme für den Schutz und die Instandsetzung von Betontragwerke - Prüfverfahren - Messung der Haftfestigkeit im Abreißversuch [7] DIN EN 12004-1: 2017-05 Mörtel und Klebstoffe für keramische Fliesen und Platten Teil 1: Anforderungen, Bewertung und Überprüfung der Leis-tungsbeständigkeit, Einstufung und Kennzeichnung [8] DIN EN 12004-2: 2017-05 Mörtel und Klebstoffe für keramische Fliesen und Platten Teil 2: Prüfverfahren [9] DIN EN 12350-5: Prüfung von Frischbeton - Teil 5: Ausbreitmaß; Deutsche Fassung EN 12350-5 [10] DIN EN 13318: 2000-12 Estrichmörtel und Estriche Begriffe [11] DIN EN 13408: 2002-06 Prüfverfahren für hydraulisch erhärtende Boden-Spachtelmassen - Bestimmung der Haftzugfestigkeit [12] DIN EN 13813: 2003-01 Estrichmörtel und Estrichmassen Eigenschaften und Anforderungen [13] DIN EN 13813: 2003-01 Estrichmörtel und Estrichmassen Eigenschaften und Anforderungen [14] DIN EN 18555-6: 1987-11 Prüfung von Mörteln mit mineralischen Binde-mitteln - Festmörtel - Bestimmung der Haftzugfestigkeit [15] ZTV-ING Zusätzliche Technische Vertragsbedingungen und Richtlinien für Ingenieurbauten - Teil 1 - Abschnitt 3: Prüfungen während der Bauausführung, Stand 04/ 2013 [16] ZTV-ING Zusätzliche Technische Vertragsbedingungen und Richtlinien für Ingenieurbauten - Teil 4.5 Wiegrink.indd 201 12.02.20 12: 41 202 10. Kolloquium Industrieböden - März 2020 Einflüsse auf die Prüfung der Abreißfestigkeit/ Oberflächenzugfestigkeit 3- Abschnitt 4: Schutz und Instandsetzung von Betonbauteilen, Stand 12/ 2013 [17] Deutscher Ausschuss für Stahlbeton e.V. (DAfStb): DAfStb-Richtlinie Schutz und Instandsetzung von Betonbauteilen (Instandsetzungs-Richtlinie). Ausgabe Oktober 2001 [18] Bundesverband Estrich und Belag e.V. - BEB -, Troisdorf-Oberlar (Hrsg.): BEB-Merkblatt: Oberflächenzug- und Haftzugfestigkeit von Fußböden. Allgemeines, Prüfung, Einflüsse, Beurteilung. Stand: November 2004 [19] Mann, O.: Prüfung der Oberflächenzugfestigkeit von Beton, Verschiedene Regelwerke - unterschiedliche Anforderungen, MPVA Neuwied, veröffentlicht in: beton 1+2/ 2011, S. 14 - 18, Verlag Bau + Technik [20] Voß, K.U.: Abreißfestigkeit, eine anscheinend triviale Standardprüfung mit großem Streitpotenzial, MPVA Neuwied, veröffentlicht in: Der Bausachverständige 3/ 2017, S. 17 - 21, Verlag: Reguvis Bundesanzeiger Verlag und Fraunhofer IRB [21] Erning, O.: Es gilt, hieb- und stichfeste Anwendungsregeln zu schaffen, veröffentlicht in: boden wand decke (Heft 1/ 1999), IBF Troisdorf [22] Betontechnische Daten HeidelbergCement Ausgabe 2017 [23] Technisches Datenblatt Portlandkalksteinzement CEM II/ A-LL 32,5 R, Firma Märker [24] Technisches Datenblatt Grundierung Fa. Racofix®, online verfügbar: https: / / www.racofix.com/ fileadmin/ customer/ productdata/ de_DE/ product_datasheet/ RFX-2136-TPI-Grundierung-de.pdf, aufgerufen 24.06.2019 9: 30. [25] Technisches Datenblatt Haftemulsion der Fa. PRO- BAU®, online verfügbar: https: / / media.bahag.com/ assets/ 76/ 35/ 763558_21349172.pdf, aufgerufen am 24.06.2019 11: 30 [26] Technisches Datenblatt Nivellierspachtel schnell der Fa. PROBAU®, online verfügbar: https: / / media.bahag.com/ assets/ 76/ 35/ 763597_21349194.pdf, aufgerufen am 24.06.2019, 11: 30 [27] Bedienungsanleitung Hydrotest G-815 DNS® Denzel [28] Anleitung CM-Gerät Bestimmung des Wassergehaltes mit der Carbidmethode, online verfügbar: https: / / www.radtke-messtechnik.com/ wp-content/ uploads/ 2016/ 07/ Anleitung-CM-Ger%C3%A4t-V2.0_ DE_Radtke-Messtechnik.pdf , aufgerufen am 27.06.2019, 11: 30 [29] Martin Mertens (Hrsg.): Handbuch Bauwerksprüfung Standsicherheit, Verkehrssicherheit, Dauerhaftigkeit; Verlagsgesellschaft Rudolf Müller GmbH & Co. KG, S.212 [30] Gail, A.; Grafmüller, Y.: Untersuchung und Bewertung der Diskrepanzen in den Ausführungsanweisungen der einschlägigen technischen Regelwerke bzw. Merkblätter bzgl. des Verfahrens zur Bestimmung der Abreißfestigkeit von Estrich und der Haftzugfestigkeit von Klebstoffen und Spachtelmassen auf Grundlage einer Versuchsreihe Bild 21: Übersicht über Normen und deren Inhalt [30] 4.5 Wiegrink.indd 202 12.02.20 12: 41