Die ordnungsgemäße Haftung von Beschichtungen und Auskleidungen auf Betonoberflächen erfordert eine ordnungsgemäße Reinigung und häufig auch eine Aufrauhung des Betons zur Vergrößerung der Oberfläche. Die Rauheit, die auch als Oberflächenprofil bezeichnet wird, kann dem Beton durch Strahlen, Säureätzen oder verschiedene schlagende/ritzende Elektrowerkzeuge verliehen werden. Die sich daraus ergebende Tiefe des Oberflächenprofils kann die Haftung und Leistung der Beschichtung/Auskleidung beeinflussen. Hersteller von Beschichtungen und Auskleidungen und/oder Bauherren schreiben häufig vor, die Betonoberfläche vor dem Einbau des Produkts zu reinigen und aufzurauen.
Traditionell wurde das Oberflächenprofil (Rauheit) des vorbereiteten Betons visuell mit Hilfe von Betonoberflächenprofilen (CSP) bewertet, wie sie in der Richtlinie Nr. 310.2R, Selecting and Specifying Concrete Surface Preparation for Sealers, Coatings, Polymer Overlays, and Concrete Repair des International Concrete Repair Institute (ICRI) beschrieben sind. Dieser Leitfaden fasst die Möglichkeiten und Grenzen der verschiedenen Methoden zur Vorbereitung von Betonoberflächen für das Auftragen von Beschichtungen und Reparaturen zusammen. Späne sind wohl die am weitesten anerkannte und häufigste Methode zur Beurteilung der Betonrauheit; diese Methode ist jedoch qualitativ und erfordert eine gewisse Beurteilung durch den einzelnen Prüfer.
In jüngster Zeit haben digitale Optionen wie PosiTector SPG TS den Prüfern die Möglichkeit gegeben, das Betonoberflächenprofil mit einer digitalen, quantitativen Methode gemäß ASTM D8271 zu messen. Obwohl diese Methode erhebliche Vorteile bietet, war ihre Akzeptanz bisher durch die Schwierigkeit begrenzt, einen Querverweis zwischen der CSP-Chip-Methode (bei der die Chip-Nummer, die der Oberflächenbeschaffenheit des Betons am nächsten kommt, angegeben wird) und der digitalen Tiefenmikrometer-Methode (bei der das Profil in mils angegeben wird) herzustellen.
In einer kürzlich erschienenen Arbeit von Beamish und Corbett (2022)1 wurde jedoch eine Studie durchgeführt, um eine Kreuzreferenztabelle zu erstellen, so dass die beiden Methoden austauschbar verwendet werden können. Einzelheiten zum Verfahren, das zur Erstellung dieser Tabelle verwendet wurde, sind in Anhang A dieses Artikels zu finden.
Die ICRI-Chips sind als Satz von 10 Stück mit unterschiedlichen Oberflächenrauigkeitsgraden erhältlich, die die verschiedenen Methoden der Betonoberflächenvorbereitung wie Säureätzen, Schleifen, Kugelstrahlen, Strahlen und Auflockern anzeigen. Diese Chips sind als visueller und taktiler Komparator für die Identifizierung des Grades der Oberflächenrauheit gedacht. Der Benutzer vergleicht den vorbereiteten Beton mit den CSP-Chips und gibt die Chipnummer an, die der Oberfläche am ähnlichsten ist. Bei vielen Aufträgen wird die Art der erforderlichen Oberflächenvorbereitung angegeben.
Die ICRI CSP Chips sind ca. 16 Quadratzoll groß (3,5" x 4,5") und dienen zur Nachbildung von 10 Oberflächenprofilen, wie in Tabelle 1 dargestellt.
ASTM D8271, Standard Test Method for the Direct Measurement of Surface Profile of Prepared Concrete (Prüfverfahren zur direkten Messung des Oberflächenprofils von Fertigbeton ) beschreibt ein alternatives Verfahren zur Erfassung von Messungen direkt am Fertigbeton unter Verwendung eines elektronischen Tiefenmikrometers wie dem PosiTector SPG TS. Diese Geräte haben eine flache Basis und eine federbelastete Spitze, die in die Täler des Oberflächenprofils eintaucht.
Die flache Basis des PosiTector SPG TS Messgeräts ruht auf den höchsten Erhebungen und jede Messung ist der Abstand zwischen den höchsten lokalen Erhebungen und dem jeweiligen Tal, in das die Spitze projiziert wird. Geräte dieses Typs sind ideal für die Messung von Profilhöhen bis zu 6 mm direkt auf der Oberfläche, ohne die Notwendigkeit von Abdruckkitt oder die Unschärfe visueller Komparatoren. Sie sind ideal für die Messung des Oberflächenprofils von Beton, der durch Strahlen, Vertikutieren, Schleifen, Ätzen und andere vorbereitende Verfahren vorbereitet wurde.
Im Gegensatz zu den qualitativen visuellen Komparatoren ist die ASTM D8271 quantitativ, aber noch nicht allgemein spezifiziert. Es wurde eine Studie durchgeführt, bei der starre, aus Epoxidharz gegossene Nachbildungen von sieben der zehn ICRI CSP-Chips (CSP 1-7) und die ASTM D8271-Methode unter Verwendung des digitalen Tiefenmikrometers PosiTector SPG TS verwendet wurden.
Die nachstehende Tabelle ermöglicht dem Planer die einfache Umwandlung einer qualitativen Bewertung (z. B. ICRI CSP 1-7) in einen quantitativen Bereich für Oberflächenprofile auf Beton. Es werden nur die Bereiche für CSP 1-7 angegeben, da nur diese im Rahmen dieser Untersuchung untersucht wurden und die Werte gerundet sind. Die Toleranzen wurden auf der Grundlage der standard Abweichungsdaten festgelegt.
Im Gegensatz zu subjektiven visuellen Bewertungen bietet das digitale PosiTector SPG TS Betonoberflächenprofilmessgerät eine echte quantitative Analyse im Bereich der Rauheitsmessung. Das einfach zu bedienende PosiTector SPG bietet eine hohe Messgeschwindigkeit von über 50 Messwerten pro Minute und einen integrierten Speicher für die Aufzeichnung, Überprüfung und Weitergabe an andere Benutzer zur weiteren Analyse.
Das in den USA hergestellte Gerät PosiTector SPG verfügt über einen leistungsstarken Statistikmodus zur Anzeige des Durchschnitts, der Abweichung standard und der minimalen/maximalen Profiltiefe und ist ideal für die schnelle und genaue Analyse großer Flächen. Der HiLo-Alarm warnt hörbar und sichtbar, wenn die Messungen die vom Benutzer festgelegten Grenzwerte überschreiten. Mit einer langlebigen Aluminiumoxid-Verschleißfläche und einer Sondenspitze aus Wolframkarbid wurde das PosiTector SPG für eine lange Lebensdauer und kontinuierliche Genauigkeit entwickelt.
Die AMPP Standard Practice SP21513, Procedure for Determining Conformance to Concrete Surface Profile Requirements (Verfahren zur Bestimmung der Konformität mit den Anforderungen an das Betonoberflächenprofil ) beschreibt, wo und wie viele Messungen vorzunehmen sind, und gibt Hinweise zur Identifizierung nicht konformer Bereiche. Diese standard beschreibt ein Verfahren, das für den Einsatz im Labor und vor Ort geeignet ist, um die Konformität mit dem spezifizierten Oberflächenprofil auf Betonsubstraten unter Verwendung von Methode 1: Tiefenmikrometer, wie in ASTM D8271 beschrieben, und Methode 2: Concrete Surface Profile (CSP) Chips (CSP 1-10), wie in ICRI Guideline No. 310.2R beschrieben, zu bestimmen.
Das Studiendesign setzte sich zunächst aus Methoden zusammen, die speziell ausgewählt wurden, um es den Planern zu ermöglichen, von qualitativen Verfahren zur Bewertung des Oberflächenprofils auf quantitative Bereiche umzustellen.
Die ICRI CSP Chips bestehen aus einem grauen, biegsamen Gummimaterial, das für die meisten Anwendungen akzeptabel ist, aber für diese Forschung problematisch war. Die Sonde des digitalen Tiefenmikrometers, das zur Messung des Oberflächenprofils auf diesen CSP-Chips verwendet werden sollte, enthält eine gefederte, kegelförmige 60°-Spitze aus rostfreiem Stahl, die in das biegsame Gummi eindringen und falsch hohe Werte erzeugen würde. Daher wurden Silikonformen von CSP 1-7 hergestellt und in jede Form wurde ein schwarzes Epoxidharz gegossen, so dass exakte Nachbildungen von CSP 1-7 aus gehärtetem Epoxidharz entstanden, die von der Mikrometersonde und dem Druck unbeeinflusst bleiben würden.
Nach der vollständigen Aushärtung des Epoxidharzes wurden drei Teilchargen mit jeweils 15 Messwerten von sechs Technikern (unabhängig voneinander) mit einem digitalen TiefenmikrometerPosiTector SPG TS (Abbildung 6) mit einem Messbereich von bis zu 250 mils an den CSP 1-7 Nachbildungen gemessen und für die anschließende Analyse im Speicher des Messgeräts gespeichert.
In jedem Fall ergaben die Epoxidkitt-Nachbildungen (indirekte Messmethode) eine größere Oberflächenprofilhöhe als die direkte Messmethode (d. h. Messungen direkt an den CSP-Chips) und die standard Abweichung der Daten war größer.
Tabelle 2 enthält die Ergebnisse; Schaubild 2 veranschaulicht die Daten.
Die ordnungsgemäße Haftung von Beschichtungen und Auskleidungen auf Betonoberflächen erfordert eine ordnungsgemäße Reinigung und häufig auch eine Aufrauhung des Betons zur Vergrößerung der Oberfläche. Die Rauheit, die auch als Oberflächenprofil bezeichnet wird, kann dem Beton durch Strahlen, Säureätzen oder verschiedene schlagende/ritzende Elektrowerkzeuge verliehen werden. Die sich daraus ergebende Tiefe des Oberflächenprofils kann die Haftung und Leistung der Beschichtung/Auskleidung beeinflussen. Hersteller von Beschichtungen und Auskleidungen und/oder Bauherren schreiben häufig vor, die Betonoberfläche vor dem Einbau des Produkts zu reinigen und aufzurauen.
Die von ICRI hergestellten CSP-Chips sind wohl die am weitesten anerkannte und am häufigsten spezifizierte Methode zur Bewertung der Betonrauheit; sie ist jedoch qualitativ und erfordert ein gewisses Urteilsvermögen. Die in der ASTM D8271 beschriebenen Verfahren sind quantitativ, aber zum Zeitpunkt der Erstellung dieses Dokuments nicht allgemein spezifiziert.
Diese Studie hat gezeigt, dass es Unterschiede zwischen direkten Messungen an bekannten Oberflächen (d.h. den ICRI CSP-Platten) und indirekten Messungen an einem Epoxidkittabguss derselben bekannten Oberflächen gibt. Daher ist es wichtig, dass der Planer angibt, welche Methode zu verwenden ist, wenn quantitative Methoden in den Vertragsunterlagen genannt werden (ASTM D8271).
Die Nachschlagetabelle ermöglicht es dem Planer, eine qualitative Methode leicht in einen quantitativen Bereich des Oberflächenprofils auf Beton umzuwandeln. Die Bereiche sind nur für CSP 1-7 angegeben, da nur diese in dieser Studie untersucht wurden. Die Werte sind gerundet. Da eine direkte Messung am Beton möglich ist, ist es wenig sinnvoll, mit dem Epoxidharzkitt Nachbildungen der Betonoberfläche zu erstellen (und diese anschließend mit einem Mikrometer zu messen), es sei denn, eine dauerhafte Aufzeichnung der Betonrauhigkeit ist erwünscht.
1 Beamish M. & Corbett, W, Correlating Qualitative Surface Profile Assessment Methods to Quantitative Methodology on Prepared Concrete. AMPP-Konferenz 2022, San Antonio, Texas.
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