Die Verschleißfestigkeit von Betonböden

          Seit dem Jahr 2000 hat sich der Austausch zwischen der Branche und ausländischen Partnern zunehmend intensiviert. Durch die Einführung einer Vielzahl fortschrittlicher Baumaschinen, Materialien und Verfahren aus dem Ausland ist eine Reihe äußerst wettbewerbsfähiger einheimischer Marken entstanden, was die Entwicklung der heimischen Betonbodenbranche erheblich vorangetrieben hat.

          In den letzten fünf Jahren hat die Branche unter der Führung von Branchenverbänden und führenden Unternehmen begonnen, der Übernahme, Festlegung und Anwendung von Standards für die Planung und Prüfung von Betonböden mehr Bedeutung beizumessen. Der seit vielen Jahren erfolgreich verliehene „Goldene Trowel“-Preis ist ein gutes Beispiel dafür. Der „Goldene Trowel“-Preis wendet den F-Number-Standard der amerikanischen ACI an,und bewertet die Ebenheit (Glätte und Horizontalität) von Bodenbelägen für gerichteten Verkehr (Fmin) und freien Verkehr (FF/FL) unter verschiedenen Verarbeitungsverfahren. Die Einrichtung dieses Preises hat das Verständnis der Branche für die Ebenheit/Horizontalität – den wichtigsten Eignungsindikator für Betonböden – erheblich verbessert. In diesem Artikel wird nicht näher auf die Indikatoren für Ebenheit und Horizontalität eingegangen,sondern wir werden detailliert auf die Verschleißfestigkeit eingehen – einen weiteren äußerst wichtigen Eignungsindikator für Betonböden.

Bewertungskriterien für die Verschleißfestigkeit von Betonböden

         Wie der Name schon sagt, bezeichnet die Verschleißfestigkeit die Widerstandsfähigkeit gegen Abnutzung. Unter Verschleiß versteht man den Prozess, bei dem Partikel oder Ablagerungen von der Bodenoberfläche abgelöst werden und abfallen, also die Abnutzung des Oberflächenmaterials. Reibung, Beanspruchung durch rollende Lasten, Abrieb und Stöße auf der Bodenoberfläche können Verschleiß verursachen; unter bestimmten Umgebungsbedingungen kommen zudem Wechselwirkungen hinzu, sodass die Mechanismen des Verschleißes recht komplex sind.

         Wie lässt sich nun die Verschleißfestigkeitsklasse eines Betonbodens sinnvoll festlegen? Dabei muss natürlich die Einsatzumgebung des Bodens berücksichtigt werden. Die Norm BS 8204-2: 2003 „Screeds, bases and in situ floorings – Concrete wearing surfaces – Code of practice“ (Unterlagsböden, Untergründe und vor Ort hergestellte Bodenbeläge – Verschleißflächen aus Beton – Leitfaden) liefert hierfür die Grundlage. Zur Veranschaulichung sind im Folgenden zwei relevante Tabellen aus dieser Norm aufgeführt:

Tabelle3: Einstufung der Abriebfestigkeit und Grenzwerte für die Abriebstiefe bei der Prüfung: Empfohlen für polierte Betonböden aus Frischbeton

Tabelle4: Klassifizierung der Verschleißfestigkeit und Grenzwerte für die Verschleißtiefe bei der Prüfung: Empfohlen für trocken gestreute verschleißfeste Betonböden und verschleißfeste Mörtelausgleichsschichten

          Abgesehen von den unterschiedlichen Oberflächenbeschaffenheiten unterscheiden sich die beiden vorgenannten Tabellen im Wesentlichen nicht voneinander. Daraus geht hervor, dass die Festlegung der Abriebfestigkeitsklasse in erster Linie auf der Nutzungsumgebung des Bodenbelags und den spezifischen Anforderungen des Kunden basiert, um die gewünschte Abriebfestigkeit des Bodenbelags zu gewährleisten. Zu diesem Zweck enthält die Tabelle auch die Kriterien zur Beurteilung, ob der fertiggestellte Bodenbelag die entsprechende Abriebfestigkeitsklasse erfüllt, nämlich die Grenzwerte für die Abriebtiefe bei der Abriebprüfung. Zum besseren Verständnis dieser Grenzwerte für die Abriebtiefe folgt im Folgenden eine kurze Einführung in die Norm EN 13892-4:2002.

Prüfverfahren für die Verschleißfestigkeit von Betonböden

         Da Betonböden vor Ort hergestellt werden, wird ihre Verschleißfestigkeit von zahlreichen Faktoren beeinflusst, darunter die Betonqualität, die Festigkeitsklasse und die Mischungszusammensetzung, die Verarbeitungstechnik, die handwerkliche Ausführung und die Umgebungsbedingungen sowie die Wahl der Verschleißschutzmaterialien und die Nachbehandlung. Daher lässt sich die tatsächliche Verschleißfestigkeit eines Betonbodens nur durch eine Verschleißprüfung vor Ort ermitteln.

          EN BS 13892-4:2002 „Prüfverfahren für Estrichmaterialien – Bestimmung der Verschleißfestigkeit – BCA“ ist die gängige Prüfnorm zur Bestimmung der Verschleißfestigkeit von fertiggestellten Betonböden. Das Prinzip lautet wie folgt:Drei harte Stahlrollen drehen sich unter einer Standardlast eine bestimmte Anzahl von Umdrehungen auf der Bodenoberfläche und verursachen dabei einen bestimmten Verschleiß auf einem ringförmigen Bereich. Durch Messung der durchschnittlichen Verschleißtiefe wird die Abriebfestigkeit der Bodenoberfläche bewertet. In der Regel wird pro 4000 Quadratmeter an einem Punkt gemessen, wobei mindestens drei Messpunkte erforderlich sind.

          Die Messgeräte sind in der folgenden Abbildung dargestellt:

• BCA-Prüfgerät (Abb. a):

  - Der Schleifkopf besteht aus drei Hartmetallrädern, die in tangentialer Anordnung in gleichen Abständen auf einer runden Stahlscheibe montiert sind (Abb. b); die Räder können sich auf einer ringförmigen Bahn mit einem Nenn-Durchmesser von (225 ± 1) mm frei drehen und rollen

  - Eine runde Stahlplatte, auf der ein Gegengewicht befestigt ist; die Gesamtlast, die von der Stahlrolle getragen wird, beträgt (65,0 ± 0,5) kg

  - Der Motor und das Getriebe sind über eine Antriebswelle mit dem Schleifkopf verbunden und treiben diesen mit einer eingestellten Drehzahl von (180 ± 15) U/min an

• Markierungsschablone (Abb. c): Mit 24 Bohrlöchern, jeweils drei pro Gruppe, die den drei Beinen des Tiefenmessers entsprechen

• Tiefenmesser: 3 Stützfüße, Sonde in der Mitte, Genauigkeit 0,1 mm

  

  Kurze Beschreibung des Prüfablaufs:

  1 – Legen Sie die Markierungsschablone auf den Boden und markieren Sie die Positionen der 24 Bohrlöcher mit einem Filzstift. Markieren Sie die Positionen der Positionierungsstifte. Entfernen Sie die Markierungsschablone und nummerieren Sie jeweils drei Bohrlöcher als Gruppe (entsprechend den drei Füßen des Tiefenmessers) mit einem Filzstift; insgesamt sind es acht.

  2 – Stellen Sie das Tiefenmessgerät nacheinander präzise an den acht Messpunkten auf dem Boden auf und notieren Sie die acht Anfangswerte mit einer Genauigkeit von 0,1 mm.

  3 – Bohren Sie an den Markierungen der Positionierungsstifte Löcher und befestigen Sie das BCA-Messgerät mit den Positionierungsstiften.

  4 – Der Motor wird gestartet, um den Schleifkopf auf (2850 ± 10) Umdrehungen zu bringen; sobald diese Drehzahl erreicht ist, schaltet sich der Motor automatisch ab.

  5 – Wiederholen Sie Schritt 2, um erneut 8 Messwerte zu erhalten.

  6 – Man ermittelt die Differenz zwischen zwei Messwerten an derselben Stelle und berechnet den Mittelwert, um das Testergebnis zu erhalten.

  
  
  

Wie lässt sich die Verschleißfestigkeit eines fertiggestellten Betonbodens gewährleisten?

        Wie bereits erwähnt, gibt es zahlreiche Faktoren, die die Verschleißfestigkeit von Bodenbelägen beeinflussen. Mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung der Branche haben sich die Auswahl verschleißfester Materialien sowie die Kontrolle der Umgebungsbedingungen bei der Verlegung und Pflege bereits gut etabliert; auch die Verarbeitungsverfahren und das handwerkliche Niveau haben sich erheblich verbessert. Allerdings gibt es in der Branche derzeit noch keine einheitliche Definition der entscheidenden Faktoren, die die Verschleißfestigkeit beeinflussen – Beton – noch immer keine wirksamen Kontrollmaßnahmen. Die bisherigen Erfahrungen zeigen, dass die Verschleißfestigkeit des Bodenbelags in den meisten Fällen nicht den Anforderungen entspricht, wenn der Beton Mängel aufweist.

        Beton für Bodenbeläge, insbesondere Beton, der mit trocken eingestreutem Verschleißschutzmaterial verlegt werden soll, erfordert eine spezielle Mischungszusammensetzung sowie Vorversuche und die Herstellung und Prüfung von Mustern vor der Verlegung. Während der Verlegung müssen Parameter wie Luftgehalt, Setzmaß, Temperatur und Verdunstungsgeschwindigkeit des Betons kontinuierlich überwacht werden. Wenn das Verschleißschutzmaterial von Hand eingestreut werden soll, müssen zudem die Wasserabscheidung und die Abbindezeit des Betons besonders genau beobachtet werden.Nur so kann sichergestellt werden, dass der Bodenbelag hinsichtlich des Betons selbst die festgelegte Verschleißfestigkeitsklasse erreicht.