Die Erfindung betrifft ein Betonelement umfassend eine Kernbetonschicht und eine Vorsatzbetonschicht, wobei das Betonelement durch Verdichten und Aushärten einer Kernbetonschichtmischung in Kontakt mit einer Vorsatzbetonschichtmischung erhalten wird, wobei die Kernbetonschichtmischung und die

Vorsatzbetonschichtmischung jeweils ein latenthydraulisches Bindemittel und/oder ein puzzolanisches Bindemittel, Wasser, ein körniges Material und ein alkalisches Härtungsmittel enthalten. Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Betonelements.

Betonelemente wie Betonsteine, Betonplatten, Betonmauerelemente oder Betonstufen werden aufgrund ihrer Haltbarkeit sowie ihres geringeren Preises im Vergleich zu Steinen, Platten oder Stufen aus Naturstein häufig eingesetzt. Betonelemente werden üblicherweise unter Verwendung von Zement als Bindemittel hergestellt.

Dabei wurden verschiedene Methoden entwickelt, um ein dekoratives Aussehen der Betonelemente zu ermöglichen. Hierzu wird meist unter anderem Pigment und/oder Natursteinzuschläge und/oder Sande zugegeben, um das Betonelement einzufärben und zu veredeln.

Zementhaltige Betonelemente weisen mitunter das Problem auf, dass sie mit der Zeit an der Oberfläche weißliche Flecken, sog. Ausblühungen, zeigen. Ferner kann es zu einem Verblassen der Farbe von eingefärbten Betonsteinen kommen. Beide Effekte scheinen durch die Bildung von Kalk zu entstehen. So werden die weißlichen Flecken an der Oberfläche auf Kalkausblühungen zurückgeführt, die sich durch die Reaktion von an die Oberfläche transportiertem Calciumhydroxid mit Kohlenstoffdioxid bilden. Es wird vermutet, dass die Farbverblassung unter anderem dadurch entsteht, dass das Pigment, das sich an den Zementpartikeln zur Farbgebung abgesetzt hat, langsam von sich bildendem Calciumcarbonat überzogen wird. Auf diese Weise geht der Farbeindruck des Pigments langsam verloren.

Alternative Bindemittel zu Zement sind bekannt. Ein Beispiel für derartige alternative Bindemittel basiert auf den chemischen Bausteinen S1O2 in Kombination mit AI2O3. Beispiele für solche Bindemittel sind unter anderem latenthydraulische Bindemittel und puzzolanische Bindemittel. Diese werden häufig auch als „Geopolymere“ bezeichnet. So beschreibt die EP 1 236702 Al beispielsweise eine Baustoffmischung enthaltend Wasserglas und ein latent hydraulisches Bindemittel ln der EP 1236 702 Al wird vorgeschlagen, die Baustoffmischung als Mörtel oder Spachtel einzusetzen.

Die Herstellung von Betonelementen wie Betonsteinen, Betonplatten, Betonmauerelementen oder Betonstufen stellt besondere Anforderungen an die verwendete Betonmischung, insbesondere im Vergleich zu Frischbeton dar. Bei der Herstellung von Betonelementen ist es wünschenswert, nach möglichst kurzer Zeit eine möglichst hohe Stabilität der noch nicht ausgehärteten Betonsteine zu erreichen, um diese schnellstmöglich verpacken zu können. Eine zusätzliche Anforderung an die Produkte, die eine Vorsatzbeton- und Kernbetonschicht aufweisen, ist eine hohe Verbundfestigkeit, um das Delaminieren der Vorsatzbetonschicht vom Kern unter Belastung und Witterung zu verhindern. Als Maß für die Stabilität gegen Delaminieren der Vorsatzbetonschicht vom Kernbeton der Betonelemente kann die Verbund- Haftzugfestigkeit herangezogen werden. Ist die Verbund-Haftzugfestigkeit der Betonelemente nicht hoch genug, können sich Vorsatzbetonschicht und Kernbeton unter Last trennen (Delaminieren) oder bereits beim Entschalen auseinanderreißen. Somit können die Betonelemente für ein breiteres Nutzungsspektrum eingesetzt werden, wenn sie mit ausreichend hoher Verbund-Haftzugfestigkeit konzipiert sind.

Die WO 2021/047875 Al beschreibt Betonelemente umfassend eine Kernbetonschicht und eine Vorsatzbetonschicht, wobei die Vorsatzbetonschicht ein latenthydraulisches Bindemittel und/oder ein puzzolanisches Bindemittel enthält. Die WO 2021/047875 Al beschreibt allerdings nicht, dass in der Kernbetonschicht ebenfalls latenthydraulische Bindemittel und/oder puzzolanische Bindemittel eingesetzt werden.

Betonelemente sind über ihre Lebensdauer unterschiedlichen Angriffen ausgesetzt, die die Betonelemente korrodieren lassen. Neben physikalischer Korrosion, beispielweise durch Frost und Tausalz, ist auch die chemische Korrosion, darunter auch die Alkali-Kieselsäure-Reaktion als ein treibender Angriff, eine bedeutende Form der Korrosion. Die Alkali-Kieselsäure-Reaktion tritt insbesondere bei alkalireichen Bindemitteln in Kombination mit alkaliempfindlichen Zuschlägen wie z.B.

Grauwacken auf. Diese alkaliempfindlichen Zuschläge sind selten in einer Vorsatzbetonschicht, für die üblicherweise höherwertige Zuschläge eingesetzt werden, zu finden, sondern werden meist für die Kernbetonschicht eingesetzt. Daher gab es bisher keine Bestrebungen, alkalireiche Bindemittel wie Geopolymere in der Kernbetonschicht einzusetzen, da dies aufgrund der Alkali-anfälligen Zuschläge zu Problemen mit der Alkali-Kieselsäure-Reaktion geführt hätte. Darüber hinaus sind die latenthydraulischen Bindemittel und die puzzolanischen Bindemittel in Kombination mit den hierfür benötigten Härtungsmitteln teurer als zementgebundene Bindemittel. Deshalb wird üblicherweise als Kernbetonschicht eine konventionelle, d. h. zementgebundene Kernbetonschicht, eingesetzt.

Im Rahmen der Entwicklung der vorliegenden Erfindung wurde gefunden, dass Betonelemente mit einer zementgebundenen Kernbetonschicht und einer Vorsatzbetonschicht, die als Bindemittel latenthydraulische Bindemittel und/oder puzzolanische Bindemittel enthält, bei ansonsten vergleichbaren Herstellungsbedingungen und Bestandteilen eine geringere Verbund- Haftzugfestigkeit aufweisen, als Betonelemente, bei denen beiden Schichten zementgebunden sind.

Aufgabe der Erfindung war es somit, ästhetisch anspruchsvolle Betonelemente bereitzustellen, die ihr Aussehen im Laufe der Zeit weniger stark verändern, weniger anfällig für chemische Korrosion, insbesondere die Alkali-Kieselsäure-Reaktion sind, und sich wirtschaftlich hersteilen lassen. Insbesondere sollen Betonsteine bereitgestellt werden, die weniger Fleckenbildung und/oder Verschmutzungsneigung an der Oberfläche und/oder weniger Farbverblassung zeigen und/oder eine ausreichend hohe Haftzugfestigkeit, insbesondere eine ausreichend hohe Verbund- Haftzugfestigkeit, aufweisen. Weitere Aufgabe der Erfindung ist es, Betonelemente mit einer verringerten C02-Bilanz bereitzustellen.

Weitere Aufgaben ergeben sich aus den nachfolgenden Ausführungen und werden teilweise hiernach aufgeführt.

Alle oder einige dieser Aufgaben werden erfindungsgemäß durch das Betonelement nach Anspruch 1 und das Verfahren nach Anspruch 22 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben und werden nachfolgend im Einzelnen erläutert.

Die Erfindung stellt ein Betonelement bereit, umfassend eine Kernbetonschicht und eine Vorsatzbetonschicht, wobei das Betonelement durch Verdichten und Aushärten einer Kernbetonschichtmischung in Kontakt mit einer Vorsatzbetonschichtmischung erhalten wird, wobei die Kernbetonschichtmischung ein latenthydraulisches Kernbindemittel und/oder ein puzzolanisches Kernbindemittel, Wasser, ein körniges Kernmaterial und ein alkalisches Kernhärtungsmittel enthält, wobei die Vorsatzbetonschichtmischung ein latenthydraulisches Vorsatzbindemittel und/oder ein puzzolanisches Vorsatzbindemittel, Wasser, ein körniges Vorsatzmaterial und ein alkalisches Vorsatzhärtungsmittel enthält, wobei das körnige Vorsatzmaterial bei einer Sieblochweite von 2 mm einen Siebdurchgang von 35,5 Gew.-% bis 99,5 Gew.-% und bei einer Sieblochweite von 0,25 mm einen Siebdurchgang von 2,5 Gew.-% bis 33,5 Gew.-% aufweist, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des körnigen Vorsatzmaterials, und wobei das Betonelement eine Druckfestigkeit DIN EN 12390-3, insbesondere DIN EN 12390-3:2019-10, gemessen nach 28 Tagen, von weniger als 120 N /mm ² aufweist.

Überraschend hat sich gezeigt, dass Betonelemente umfassend eine Kernbetonschicht und eine Vorsatzbetonschicht, wobei das Betonelement durch Verdichten und Aushärten einer Kernbetonschichtmischung in Kontakt mit einer Vorsatzbetonschichtmischung erhalten wird, wobei die Kernbetonschichtmischung ein latenthydraulisches Kernbindemittel und/oder ein puzzolanisches Kernbindemittel, Wasser, ein körniges Kernmaterial und ein alkalisches Kernhärtungsmittel enthält und wobei die Vorsatzbetonschichtmischung ein latenthydraulisches Vorsatzbindemittel und/oder ein puzzolanisches Vorsatzbindemittel, Wasser, ein körniges Vorsatzmaterial und ein alkalisches Vorsatzhärtungsmittel enthält, wobei das körnige Vorsatzmaterial bei einer Sieblochweite von 2 mm einen Sieb durchgang von 35,5 Gew.-% bis 99,5 Gew.-% und bei einer Sieblochweite von 0,25 mm einen Siebdurchgang von 2,5 Gew.-% bis 33,5 Gew.-% aufweist, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des körnigen Vorsatzmaterials, ihre dekorativen Eigenschaften wenn überhaupt nur langsam verändern und sich wirtschaftlich hersteilen lassen. Insbesondere weisen die vorgenannten Betonelemente eine ausreichend hohe Verbund-Haftzugfestigkeit auf.Dies erlaubt ein breites Einsatzspektrum der Betonelemente. Ferner zeigen diese Betonsteine höchstens eine langsame Verblassung der Farben und keine oder nur sehr geringe Fleckenbildung an der Oberfläche. Darüber hinaus zeigen die erfindungsgemäßen Betonsteine eine gute Beständigkeit gegenüber der Alkali- Kieselsäure-Reaktion. Schließlich weisen diese Betonelemente auch eine gute CO2- Bilanz auf.

Ohne an eine bestimmte wissenschaftliche Theorie gebunden sein zu wollen, scheint dies daher zu kommen, dass durch den Einsatz von latenthydraulischem Bindemittel und/oder puzzolanischem Bindemittel in der Kernbetonschicht und in der Vorsatzbetonschicht die Verbund-Haftzugfestigkeit zwischen der Kernbetonschicht und der Vorsatzbetonschicht erhöht wird, wobei die Anfälligkeit für chemische Korrosion insbesondere der Kernbetonschicht aber nicht signifikant erhöht wird. Scheinbar wird durch den Einsatz von latenthydraulischem Bindemittel und/oder puzzolanischem Bindemittel sowohl in der Vorsatzbetonschicht als auch in der Kernbetonschicht die Verbund-Haftzugfestigkeit zwischen diesen beiden Schichten verbessert. Ferner scheinen die Betonelemente durch den Einsatz von latenthydraulischem Bindemittel und/oder puzzolanischem Bindemittel ihre dekorativen Eigenschaften nicht oder nur langsam zu verlieren. Dies scheint dadurch hervorgerufen zu sein, dass die erfindungsgemäßen Betonelemente weniger CaO enthalten als die üblicherweise viel Zement enthaltenden Betonelemente. Ferner hat sich herausgestellt, dass durch den Einsatz eines körnigen Materials, das bei einer Sieblochweite von 2 mm einen Sieb durchgang von 35,5 Gew.-% bis 99,5 Gew.-% und bei einer Sieblochweite von 0,25 mm einen Siebdurchgang von 2,5 Gew.-% bis 33,5 Gew.-% aufweist, bei Verwendung von latenthydraulischen Bindemitteln und/oder puzzolanischen Bindemitteln gute Haftzugfestigkeiten in der Vorsatzbetonschicht selbst erreicht werden können. Mit körnigem Material mit größeren Durchmessern konnten zwar Betonelemente hergestellt werden, die aber eine schlechtere Haftzugfestigkeit in der Vorsatzbetonschicht aufwiesen. Ohne an eine wissenschaftliche Theorie gebunden sein zu wollen, könnte die verbesserte Haftzugfestigkeit daher kommen, dass die Bestandteile des körnigen Materials mit eher kleineren Durchmessern einen geringeren mittleren Abstand voneinander haben. Dadurch können auch eventuelle kürzere Ketten des latenthydraulischen Bindemittels und/oder puzzolanischen Bindemittels die Bestandteile des körnigen Materials miteinander verknüpfen, wodurch die mechanischen Eigenschaften und insbesondere die Haftzugfestigkeit von noch nicht ausgehärteten Betonelementen verbessert werden.

Die Kernbetonschichtmischung kann auch als Kernbetonmischung bezeichnet werden. Die Vorsatzbetonschichtmischung kann auch als Vorsatzbetonmischung bezeichnet werden. Die Kernbetonschicht kann auch als Kernschicht bezeichnet werden. Die Vorsatzbetonschicht kann auch als Vorsatzschicht bezeichnet werden.

Das körnige Material kann auch als Gesteinskörnung bezeichnet werden.

Die noch nicht ausgehärteten Betonelemente können auch als Grünbetonelemente bezeichnet werden.

Die Verbund-Haftzugfestigkeit kann an Betonsteinen mit einem bestimmten Prüfalter, beispielsweise 28 Tage, bestimmt werden. Vorzugsweise weisen erfindungsgemäße Betonelemente eine Verbund-Haftzugfestigkeit von 1 MPa und mehr nach 28 Tagen auf. Die Verbund-Haftzugfestigkeit kann insbesondere nach DAfSt Richtlinie „Schutz und Instandsetzungen von Betonbauteilen“, Teil 4, Abschnitt 5.5.11, 2001, gemessen werden.

Vorzugsweise weist das körnige Vorsatzmaterial bei einer Sieblochweite von 2 mm einen Siebdurchgang von 42,5 Gew.-% bis 99,5 Gew.-%, weiter bevorzugt von 56,5 Gew.-% bis 98,5 Gew.-%, besonders bevorzugt von 72,5 Gew.-% bis 97,5 Gew.-%, und bei einer Sieblochweite von 0,25 mm einen Siebdurchgang von 2,5 Gew.-% bis 27,5 Gew.-%, weiter bevorzugt von 2,5 Gew.-% bis 22,5 Gew.-%, noch bevorzugter von 2,5 Gew.-% bis 21,5 Gew.-%, besonders bevorzugt 2,5 Gew.-% bis 8 Gew.-% oder 11,5 Gew.-% bis 21,5 Gew.-%, auf, und bei einer Sieblochweite von 0,125 mm einen Siebdurchgang von 0,1 Gew.-% bis 12,5 Gew.-%, weiter bevorzugt von 0,3 Gew.-% bis 10,0 Gew.-%, noch bevorzugter von 0,3 Gew.-% bis 7,5 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,3 Gew.-% bis 5,0 Gew.-%, auf, bezogen auf das Gesamtgewicht des körnigen Vorsatzmaterials. Es wurde gefunden, dass körniges Vorsatzmaterial mit den voranstehend genannten Siebdurchgängen bei den genannten Sieblochweiten Betonelemente mit einer guten Haftzugfestigkeit in der Vorsatzschicht ergeben kann.

Zweckmäßigerweise weist das körnige Kernmaterial bei einer Sieblochweite von 8 mm einen Siebdurchgang von 42,5 Gew.-% bis 99,5 Gew.-%, bevorzugt von 56,5 Gew.- % bis 98,5 Gew.-%, weiter bevorzugt von 72,5 Gew.-% bis 97,5 Gew.-% und bei einer Sieblochweite von 0,5 mm einen Sieb durchgang von 7,5 Gew.-% bis 39,5 Gew.-%, bevorzugt von 13,5 Gew.-% bis 37,5 Gew.-%, besonders bevorzugt von 25,5 Gew.-% bis 37 Gew.-%, oder von 14,5 Gew.-% bis 24,5 Gew.-% auf, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des körnigen Kernmaterials.

Gemäß einer Ausführungsform zeigt das körnige Kernmaterial hinsichtlich der Korngrößenverteilung eine Verteilung feiner der Sieblinie A16 und gröber der Sieblinie C16, bevorzugt feiner der Sieblinie B16 und gröber der Sieblinie C16. Gemäß einer weiteren Ausführungsform zeigt das körnige Kernmaterial hinsichtlich der Korngrößenverteilung eine Verteilung feiner der Sieblinie A8 und gröber der Sieblinie C8, bevorzugt feiner der Sieblinie A8 und gröber der Sieblinie B8. Die vorgenannten Sieblinien entsprechen den Vorgaben der DIN 1045.

Es wurde gefunden, dass körniges Kernmaterial mit den voranstehend genannten Siebdurchgängen bei den genannten Sieblochweiten Betonelemente mit einer guten Haftzugfestigkeit in der Kernbetonschicht ergeben kann.

Die voranstehend angegebenen Siebdurchgänge bei den beiden Sieblochweiten des körnigen Vorsatzmaterials können beliebig miteinander kombiniert werden. Die voranstehend angegebenen Siebdurchgänge bei den beiden Sieblochweiten des körnigen Kernmaterials können beliebig miteinander kombiniert werden.

Das körnige Vorsatzmaterial kann auch eine Körnungsziffer von 1,59 bis 3,62, bevorzugt von 1,61 bis 3,17, besonders bevorzugt von 1,61 bis 2,55 aufweisen. Das körnige Kernmaterial kann auch eine Körnungsziffer von 1,97 bis 4,61, bevorzugt von 2,27 bis 3,82, aufweisen. Die Körnungsziffer ist ein Kennwert für die Kornzusammensetzung einer Gesteinskörnung, ermittelt als Summe der Rückstände auf den Sieben des genormten Prüfsiebsatzes in %, dividiert durch 100. Die Kornzusammensetzung wird ermittelt nach DIN EN 12620:2008-07 Abs. 4.3 Der Prüfsiebsatz ist dabei der Siebsatz nach DIN EN 933-2:2020-09 und die Siebe entsprechen den Anforderungen nach DIN ISO 3310-1:2017-11.

Das körnige Vorsatzmaterial weist vorzugsweise eine abgestufte Kornzusammensetzung auf. Das körnige Kernmaterial weist vorzugsweise eine abgestufte Kornzusammensetzung auf. Eine abgestufte Kornzusammensetzung weist insbesondere Bestandteile mit verschiedenen Korngrößen auf.

Das körnige Vorsatzmaterial kann in unterschiedlichen Mengen in der Vorsatzmischung enthalten sein. Vorzugsweise sind in der Vorsatzmischung 55 Gew.- % bis 80 Gew.-%, bevorzugt 60 Gew.-% bis 75 Gew.-%, weiter bevorzugt 60 Gew.-% bis 72 Gew.-%, des körnigen Vorsatzmaterials enthalten, bezogen auf das Gesamtgewicht der Vorsatzmischung. Besonders bevorzugt kann die Vorsatzmischung 60 Gew.-% bis 65 Gew.-%, insbesondere 60 bis 64 Gew.-%, des körnigen Vorsatzmaterials enthalten, bezogen auf das Gesamtgewicht der Vorsatzmischung. Die Vorsatzmischung kann besonders bevorzugt auch 67 Gew.-% bis 72 Gew.-% des körnigen Vorsatzmaterials enthalten, bezogen auf das Gesamtgewicht der Vorsatzmischung.

Das körnige Kernmaterial kann in unterschiedlichen Mengen in der Kernmischung enthalten sein. Vorzugsweise sind in der Kernmischung 60 Gew.-% bis 95 Gew.-%, bevorzugt 65 Gew.-% bis 92,5 Gew.-%, weiter bevorzugt 70 Gew.-% bis 90 Gew.-%, besonders bevorzugt 74 Gew.-% bis 79 Gew.-%, des körnigen Kernmaterials enthalten, bezogen auf das Gesamtgewicht der Kernmischung.

Zusätzlich zu den voranstehend genannten Bestandteilen kann die Vorsatzmischung auch noch weitere Bestandteile enthalten, beispielsweise einen Vorsatzfüller. Vorzugsweise enthält die Vorsatzmischung 1 Gew.-% bis 30 Gew.-%, bevorzugt 1 Gew.-% bis 20 Gew.-%, weiter bevorzugt 5 Gew.-% bis 18 Gew.-%, noch bevorzugter 5 bis 15 Gew.-%, noch bevorzugter 5 Gew.-% bis 10 Gew.-%, besonders bevorzugt 6 Gew.-% bis 8 Gew.-%, eines Vorsatzfüllers, bezogen auf das Gesamtgewicht der Vorsatzmischung.

Der Vorsatzfüller weist dabei vorzugsweise bei einer Sieblochweite von 0,025 mm einen Siebdurchgang von 63 Gew.-% bis 99 Gew.-%, bevorzugt von 68 Gew.-% bis 99 Gew.-%, weiter bevorzugt von 90 Gew.-% bis 99 Gew.-%, besonders bevorzugt von 95 Gew.-% bis 99 Gew.-%, und bei einer Sieblochweite von 0,015 mm einen Siebdurchgang von 38 Gew.-% bis 73 Gew.-%, bevorzugt von 58 Gew.-% bis 67 Gew.- %, besonders bevorzugt von 61 Gew.-% bis 66 Gew.-%, auf, bezogen auf das Gesamtgewicht des Vorsatzfüllers.

Zusätzlich zu den voranstehend genannten Bestandteilen kann die Kernmischung auch noch weitere Bestandteile enthalten, beispielsweise einen Kernfüller. Vorzugsweise enthält die Kernmischung 1 Gew.-% bis 40 Gew.-%, bevorzugt 10 Gew.- % bis 30 Gew.-%, weiter bevorzugt 12,5 Gew.-% bis 30 Gew.-%, besonders bevorzugt 15 Gew.-% bis 27,5 Gew.-%, eines Kernfüllers, bezogen auf das Gesamtgewicht der Kernmischung.

Der Kernfüller weist dabei vorzugsweise bei einer Sieblochweite von 0,025 mm einen Siebdurchgang von 63 Gew.-% bis 99 Gew.-%, bevorzugt von 68 Gew.-% bis 99 Gew.- %, weiter bevorzugt von 90 Gew.-% bis 99 Gew.-%, besonders bevorzugt von 95 Gew.- % bis 99 Gew.-%, und bei einer Sieblochweite von 0,015 mm einen Siebdurchgang von 38 Gew.-% bis 73 Gew.-%, bevorzugt von 58 Gew.-% bis 67 Gew.-%, besonders bevorzugt von 61 Gew.-% bis 66 Gew.-%, auf, bezogen auf das Gesamtgewicht des Kernfüllers.

Die voranstehend angegebenen Siebdurchgänge bei den beiden Sieblochweiten des Vorsatzfüllers können beliebig miteinander kombiniert werden. Die voranstehend angegebenen Siebdurchgänge bei den beiden Sieblochweiten des Kernfüllers können beliebig miteinander kombiniert werden. Es wurde gefunden, dass durch den Einsatz von Vorsatz- und/oder Kernfüllern mit den voranstehend aufgeführten Sieb durchgangen bei den genannten Sieblochweiten die Haftzugfestigkeiten in der Vorsatzbetonschicht und/oder in der Kernbetonschicht, insbesondere von noch nicht ausgehärteten Betonelementen, noch weiter verbessert werden kann. Insbesondere durch den kombinierten Einsatz eines körnigen Vorsatz- und/oder Kernmaterials und eines Vorsatz- und/oder Kernfüllers mit den voranstehend jeweils genannten Sieb durchgangen bei den genannten Sieblochweiten werden optimale Ergebnisse hinsichtlich der Haftzugfestigkeit in der Vorsatzbetonschicht und/oder in der Kernbetonschicht erreicht. Ferner kann dadurch die Vorsatzmischung auch so eingestellt werden, dass sich die dekorativen Eigenschaften des Betonelements nicht oder nur sehr wenig ändern.

Als Vorsatzfüller kommen unterschiedliche Stoffe in Frage. Vorzugsweise ist der Vorsatzfüller ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus, Gesteinsmehle, vorzugsweise klassifizierte Gesteinsmehle, Kalksteinmehle, vorzugsweise klassifizierte Kalksteinmehle, und Mischungen davon.

Das vorstehend für den Vorsatzfüller Gesagte gilt für den Kernfüller entsprechend.

Mit den vorstehend genannten Füllern lassen sich dekorative Betonelemente mit breitem Verwendungsspektrum wirtschaftlich hersteilen, deren dekorative Eigenschaften nicht oder nur langsam verblassen.

Latenthydraulisches Vorsatzbindemittel und/oder puzzolanisches Vorsatzbindemittel können in unterschiedlichen Mengen in der Vorsatzmischung enthalten sein. Vorzugsweise enthält die Vorsatzmischung 15 Gew.-% bis 40 Gew.-%, bevorzugt 20 Gew.-% bis 30 Gew.-%, weiter bevorzugt 20 Gew.-% bis 24 Gew.-% oder 26 Gew.-% bis 29 Gew.-%, besonders bevorzugt 22 Gew.-% bis 24 Gew.-%, an latenthydraulischem Vorsatzbindemittel und/oder puzzolanischem Vorsatzbindemittel, bezogen auf das Gesamtgewicht der Vorsatzmischung. Entsprechend kann die Vorsatzmischung auch nur 15 Gew.-% bis 40 Gew.-%, bevorzugt 20 Gew.-% bis 30 Gew.-%, weiter bevorzugt 20 Gew.-% bis 24 Gew.-% oder 26 Gew.-% bis 29 Gew.-%, besonders bevorzugt 22 Gew.-% bis 24 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Vorsatzmischung, latenthydraulisches Vorsatzbindemittel und kein puzzolanisches Vorsatzbindemittel enthalten. Die Vorsatzmischung kann auch nur 15 Gew.-% bis 40 Gew.-%, bevorzugt 20 Gew.-% bis 30 Gew.-%, weiter bevorzugt 20 Gew.-% bis 24 Gew.-% oder 26 Gew.-% bis 29 Gew.-%, besonders bevorzugt 22 Gew.-% bis 24 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Vorsatzmischung, puzzolanisches Vorsatzbindemittel und kein latenthydraulisches Vorsatzbindemittel enthalten.

Latenthydraulisches Kernbindemittel und/oder puzzolanisches Kernbindemittel können in unterschiedlichen Mengen in der Kernmischung enthalten sein. Vorzugsweise enthält die Kernmischung 10 Gew.-% bis 50 Gew.-%, bevorzugt 10 Gew.-% bis 40 Gew.-%, an latenthydraulischem Kernbindemittel und/oder puzzolanischem Kernbindemittel, bezogen auf das Gesamtgewicht der Kernmischung.

Entsprechend kann die Kernmischung auch nur 10 Gew.-% bis 50 Gew.-%, bevorzugt 10 Gew.-% bis 40 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Kernmischung, latenthydraulisches Kernbindemittel und kein puzzolanisches Kernbindemittel enthalten. Die Kernmischung kann auch nur 10 Gew.-% bis 50 Gew.-%, bevorzugt 10 Gew.-% bis 40 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Kernmischung, puzzolanisches Kernbindemittel und kein latenthydraulisches Kernbindemittel enthalten.

Es hat sich herausgestellt, dass die resultierenden Betonelemente bei Verwendung von weniger als 10 Gew.-% an latenthydraulischem Bindemittel und/oder puzzolanischem Bindemittel keine ausreichende Festigkeit in der Vorsatz- bzw. Kernbetonschicht aufweisen. Der Einsatz von mehr als 50 Gew.-% an latenthydraulischem Bindemittel und/oder puzzolanischem Bindemittel ist hingegen unwirtschaftlich. Als latenthydraulisches Vorsatzbindemittel kommen unterschiedliche Stoffe in Frage. Vorzugsweise beträgt im latenthydraulischen Vorsatzbindemittel das Molverhältnis von (CaO + Mg0):Si02 von 0,8 bis 2,5, bevorzugt von 1,0 bis 2,0. Latenthydraulische Vorsatzbindemittel mit einem Molverhältnis von (CaO + Mg0):Si02 im vorgenannten Bereich härten gut aus.

Vorteilhafterweise ist das latenthydraulische Vorsatzbindemittel ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Schlacke, Hochofenschlacke, vorzugsweise Hüttensand, insbesondere gemahlener Hüttensand, elektrothermische Phosphorschlacke, Stahlschlacke und Mischungen davon. Weiter bevorzugt ist das latenthydraulische Vorsatzbindemittel Hüttensand, insbesondere gemahlener Hüttensand.

Schlacke kann entweder industrielle Schlacke, also Abfallprodukte von industriellen Verfahren, oder synthetisch hergestellte Schlacke sein. Letztere ist bevorzugt, da industrielle Schlacke nicht immer in konstanter Menge und Güte vorhanden ist. Hochofenschlacke, insbesondere Hüttensand, ist ein Beispiel für Schlacke.

Gemahlener Hüttensand variiert hinsichtlich der Feinheit und der Partikelgrößenverteilung abhängig von seinem Ursprung und der Behandlungsart. Die Feinheit hat dabei einen Einfluss auf die Reaktivität. Als Maß für die Feinheit kann insbesondere der Blaine Wert verwendet werden. Vorzugsweise weist der gemahlene Hüttensand einen Blaine Wert von 200 bis 1000 m ² kg ¹ , weiter bevorzugt von 450 bis 650 m ² kg· ¹ , auf.

Elektrothermische Phosphorschlacke ist ein Abfallprodukt der elektrothermischen Phosphorherstellung. Elektrothermische Phosphorschlacke ist weniger reaktiv als Hochofenschlacke und enthält etwa von 45 bis 50 Gew.-% CaO, etwa von 0,5 bis 3 Gew.-% MgO, etwa von 38 bis 43 Gew.-% S1O2, etwa von 2 bis 5 Gew.-% AI2O3 und etwa von 0,2 bis 3 Gew.-% Fe2Ü ₃ sowie Fluoride und Phosphate. Stahlschlacke ist ein Abfallprodukt der Stahlherstellung und kann in seiner Zusammensetzung erheblich variieren.

Besonders bevorzugt beträgt im latenthydraulischen Bindemittel das Molverhältnis von (CaO + Mg0):Si02 von 0,8 bis 2,5 und das latenthydraulische Bindemittel ist aus den vorgenannten Stoffen ausgewählt.

Das vorstehend für das latenthydraulische Vorsatzbindemittel Gesagte gilt für das latenthydraulische Kernbindemittel entsprechend.

Als puzzolanisches Vorsatzbindemittel kommen unterschiedliche Stoffe in Frage. Vorzugsweise ist das puzzolanische Vorsatzbindemittel ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus amorphem Siliciumdioxid, gefälltem Siliciumdioxid, pyrogenem Siliciumdioxid, Mikrosilica, Glasmehl, Flugasche wie Braunkohlenflugasche oder Steinkohlenflugasche, Metakaolin, natürliche Puzzolane wie Tuff, Trass oder Vulkanasche, natürliche und synthetische Zeolithe und Mischungen davon. Besonders bevorzugt ist das puzzolanische Vorsatzindemittel amorphes Siliciumdioxid.

Das amorphe Siliciumdioxid zeigt vorzugsweise keine Kristallinität in einem Pulverdiffraktogramm. Vorzugsweise wird Glasmehl auch als amorphes Siliciumdioxid angesehen. Vorteilhafterweise weist das amorphe Siliciumdioxid einen S1O2 Gehalt von mindestens 80 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 90 Gew.-%, auf. Gefälltes Siliciumdioxid wird industriell vorzugsweise durch Fällen von Wasserglass erhalten. Je nach Herstellungsart kann gefälltes Siliciumdioxid auch als Silicagel bezeichnet werden. Pyrogenes Siliciumdioxid wird durch Reaktion von Chlorsilanen wie Siliciumtetrachlorid in einer Knallgasflamme hergestellt. Pyrogenes Siliciumdioxid ist amorphes S1O2 Pulver mit einem Partikeldurchmesser von 5 bis 50 nm und einer spezifischen Oberfläche von 50 bis 600 m ² g- ¹ . Microsilica ist ein Nebenprodukt der Silicium- oder der Ferrosiliciumherstellung und enthält große Anteile an amorphem S1O2 Pulver. Die Partikel haben Durchmesser von etwa 0,1 pm. Die spezifische Oberfläche ist im Bereich von 15 bis 30 m ² g- ¹ .

Flugaschen werden beispielsweise bei der Verbrennung in Kohlekraftwerken gebildet. Flugaschen der Klasse F enthalten nach WO 2008/012438 A2 weniger als 8 Gew.-%, vorzugsweise weniger als 5 Gew.-%, CaO.

Metakaolin wird durch Dehydratisierung von Kaolin gebildet. Während Kaolin im Temperaturbereich von 100 bis 200 °C physikalisch gebundenes Wasser abgibt, finden der Zusammenbruch der Gitterstruktur und die Bildung von Metakaolin (AI2S12O7) in einem Bereich von 500 bis 800 °C statt. Reines Metakaolin enthält vorzugsweise entsprechend etwa 54 Gew.-% S1O2 und etwa 46 Gew.-% AI2O3.

Das vorstehend für das puzzolanische Vorsatzbindemittel Gesagte gilt für das puzzolanische Kernbindemittel entsprechend.

Es wurde gefunden, dass mit den vorgenannten latenthydraulischen und puzzolanischen Vorsatzbindemitteln und Kernbindemitteln Betonelemente hergestellt werden können, deren dekorative Eigenschaften nicht oder nur sehr langsam verblassen und die eine gute Verbund-Haftzugfestigkeit bei einer guten C02-Bilanz aufweisen.

Als alkalisches Vorsatzhärtungsmittel kommen unterschiedliche Substanzen in Frage. Vorzugsweise ist das alkalische Vorsatzhärtungsmittel ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Alkalimetalloxide, Alkalimetallhydroxide, Alkalimetallcarbonate, Alkalimetallsilikate, Alkalimetallaluminate und Mischungen davon, bevorzugt bestehend aus Alkalimetallhydroxide, Alkalimetallsilikate und Mischungen davon.

Beispiele für Alkalimetalloxide sind L12O, Na2Ü, K2O, (NH O und Mischungen davon. Beispiele für Alkalimetallhydroxide sind LiOH, NaOH, KOH, NH4OH und Mischungen davon. Beispiele für Alkalimetallcarbonate sind U2CO3, Na2CC> ₃ , K2CO3, (NFD^CCh und Mischungen davon. Aufgrund seiner Ähnlichkeit zu den Alkalimetallionen wird das Ammoniumion ebenfalls aufgeführt.

Zweckmäßigerweise sind Alkalimetallsilikate ausgewählt aus Verbindungen mit der empirischen Formel m S1O2 n M2O, wobei M Li, Na, K oder NFD oder eine Mischung davon, bevorzugt Na oder K, ist. Das molare Verhältnis von m:n beträgt von 0,5 bis 3,6, vorzugsweise von 0,6 bis 3,0, besonders bevorzugt von 0,7 bis 2,0. Als besonders zweckmäßiges Alkalimetallsilikat hat sich Wasserglas, insbesondere flüssiges Wasserglas, weiter bevorzugt flüssiges Natrium- und/oder Kaliumwasserglas herausgestellt. Kieselsäure, insbesondere wässrige Kieselsäure, ist ein weiteres zweckmäßiges Alkalimetallsilikat.

Die vorgenannten alkalischen Vorsatzhärtungsmittel werden vorzugsweise als wässrige Lösung eingesetzt. Dies erleichtert die Dosierbarkeit.

Mit den vorgenannten alkalischen Vorsatzhärtungsmitteln lässt sich das Aushärten der Vorsatzbetonschicht gut einstellen. Ferner zeigen diese alkalischen Vorsatzhärtungsmittel eine gute Kompatibilität mit den übrigen Komponenten in der Vorsatzmischung.

Das alkalische Vorsatzhärtungsmittel kann in unterschiedlichen Mengen in der Mischung enthalten sein. Vorzugsweise enthält die Vorsatzmischung 1 Gew.-% bis 15 Gew.-%, bevorzugt 1 Gew.-% bis 10 Gew.-%, weiter bevorzugt 3 Gew.-% bis 5 Gew.-%, noch bevorzugter 3,15 Gew.-% bis 4,85 Gew.-%, noch bevorzugter 3,25 Gew.-% bis 3,65 Gew.-% oder 4,0 Gew.-% bis 4,75 Gew.-%, besonders bevorzugt 4,25 Gew.-% bis 4,75 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt 4,25 Gew.-% bis 4,45 Gew.-%, des alkalischen Vorsatzhärtungsmittel, bezogen auf das Gesamtgewicht der Vorsatzmischung. Gute Ergebnisse stellen sich auch ein, wenn die Vorsatzmischung 3,25 Gew.-% bis 3,65 Gew.-% des alkalischen Vorsatzhärtungsmittels enthält, bezogen auf das Gesamtgewicht der Vorsatzmischung. Es wurde herausgefunden, dass die Vorsatzbetonschicht bei Einsatz von weniger als 1 Gew.-% des alkalischen Härtungsmittels zu langsam aushärtet. Bei Einsatz von mehr als 15 Gew.-% an alkalischem Härtungsmittel kann die Aushärtung zu schnell einsetzen, so dass die resultierende Vorsatzbetonschicht, nicht mehr gut verdichtet werden kann.

Als alkalisches Kernhärtungsmittel kommen unterschiedliche Substanzen in Frage. Vorzugsweise umfasst das alkalische Kernhärtungsmittel mindestens eine organische und/oder mindestens eine anorganische Base.

Beispiele für anorganische Basen sind die vorstehend genannten alkalischen Vorsatzhärtungsmittel. Beispiele für organische Basen sind insbesondere Aminbasen wie Ammoniak und Mono-, Di- und Trialkylamine, beispielsweise Triethylamin.

Mit den vorgenannten alkalischen Kernhärtungsmitteln lässt sich das Aushärten der Kernbetonschicht gut einstellen.

Das alkalische Kernhärtungsmittel kann in unterschiedlichen Mengen in der Mischung enthalten sein. Vorzugsweise enthält die Kernmischung 0,1 Gew.-% bis 15 Gew.-%, bevorzugt 0,5 Gew.-% bis 10 Gew.-%, des alkalischen Kernhärtungsmittels, bezogen auf das Gesamtgewicht der Kernmischung.

Erfindungsgemäß enthält die Vorsatzmischung Wasser. Vorzugsweise enthält die Vorsatzmischung 1 Gew.-% bis 20 Gew.-%, bevorzugt 3 Gew.-% bis 15 Gew.-%, weiter bevorzugt 3 Gew.-% bis 7 Gew.-%, noch bevorzugter 3,5 Gew.-% bis 6,5 Gew.-%, noch bevorzugter 4,0 Gew.-% bis 6,2 Gew.-%, noch weiter bevorzugt 4,2 Gew.-% bis 4,9 Gew.-%, besonders bevorzugt 4,2 Gew.-% bis 4,8 Gew.-%, Wasser, bezogen auf das Gesamtgewicht der Vorsatzmischung. Gute Ergebnisse stellen sich auch ein, wenn die Vorsatzmischung 5,2 Gew.-% bis 6,2 Gew.-% Wasser enthält, bezogen auf das Gesamtgewicht der Vorsatzmischung. Vorzugsweise enthält die Kernmischung 1 Gew.-% bis 20 Gew.-%, bevorzugt 3 Gew.-% bis 15 Gew.-%, weiter bevorzugt 3 Gew.-% bis 10 Gew.-%, Wasser, bezogen auf das Gesamtgewicht der Kernmischung.

Neben den vorstehend beschriebenen Komponenten kann die Vorsatzmischung auch noch weitere Bestandteile enthalten. Beispielsweise kann die Vorsatzmischung auch einen oder mehrere Zuschlagstoffe wie Kies, Splitt, Sand, Perlit, Kieselguhr oder Vermiculit enthalten. Ferner kann die Vorsatzmischung Zement und/oder einen oder mehrere Zuschlagstoffe wie Kies, Splitt, Sand, Perlit, Kieselguhr oder Vermiculit, und/oder ein oder mehrere Additive ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Weichmacher, Antischaummittel, Wasserrückhaltemittel, Dispergiermittel, Pigment, Fasern, redispergierbare Pulver, Netzmittel, Imprägniermittel, Komplexbildner und Rheologieadditive, enthalten.

Die Vorsatzmischung kann insbesondere bis zu 5 Gew.-% oder bis zu 10 Gew.-% Zement enthalten. Alternativ kann die Vorsatzmischung insbesondere frei von Zement sein. Ist die Vorsatzmischung frei von Zement, können insbesondere Betonelemente hergestellt werden, die eine vorteilhafte Kohlenstoffdioxid-Bilanz aufweisen.

Vorteilhafterweise enthält die Vorsatzmischung Erhärtungsregler. Als Erhärtungsregler kommen insbesondere Abbindeverzögerer und/oder Abbindebeschleuniger in Frage.

Ebenso kann die Kernmischung insbesondere einen oder mehrere Zuschlagstoffe wie Kies, Splitt, Sand, Perlit, Kieselguhr oder Vermiculit enthalten. Ferner kann die Kernmischung Zement und/oder einen oder mehrere Zuschlagstoffe wie Kies, Splitt, Sand, Perlit, Kieselguhr oder Vermiculit, und/oder ein oder mehrere Additive ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Weichmacher, Antischaummittel, Wasserrückhaltemittel, Dispergiermittel, Pigment, Fasern, redispergierbare Pulver, Netzmittel, Imprägniermittel, Komplexbildner und Rheologieadditive, enthalten. Darüber hinaus kann die Kernbetonschicht auch andere Zuschlagstoffe aufweisen. Vorzugsweise enthält die Kernbetonschicht 1 Gew.-% oder mehr, bevorzugt 5 Gew.-% oder mehr, weiter bevorzugt 15 Gew.-% oder mehr, besonders bevorzugt 17,5 Gew.-% oder mehr, Opal, Flint, Chalcedon und/oder Grauwacke. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform enthält die Kernbetonschicht 5 Gew.-% bis 30 Gew.-%, insbesondere 5 Gew.-% bis 20 Gew.-% Opal, Flint, Chalcedon und/oder Grauwacke. Es hat sich gezeigt, dass sich durch den Einsatz dieser Zuschläge in diesen Mengen die Betonelemente wirtschaftlich hersteilen lassen, aber die Alkali-Kieselsäure-Reaktion dennoch nicht stark ausgeprägt ist.

Gemäß einer Ausführungsform weist die Kernbetonschicht einen freien Alkaligehalt von 1500 g/m ³ und mehr auf.

Die Kernmischung kann insbesondere bis zu 5 Gew.-% oder bis zu 10 Gew.-% Zement enthalten. Alternativ kann die Kernmischung insbesondere frei von Zement sein. Ist die Kernmischung frei von Zement, können insbesondere Betonelemente hergestellt werden, die eine vorteilhafte Kohlenstoffdioxid-Bilanz aufweisen.

Vorteilhafterweise enthält die Kernmischung Erhärtungsregler. Als Erhärtungsregler kommen insbesondere Abbindeverzögerer und/oder Abbindebeschleuniger in Frage.

Mit den vorgenannten Additiven können die Eigenschaften der Vorsatzmischung und/oder der Kernmischung gut gesteuert werden. Insbesondere kann mit den vorgenannten Additiven auch das Erhärtungsverhalten gut gesteuert werden.

Die Vorsatzmischung enthält vorzugsweise 0,1 Gew.-% bis 2 Gew.-%, weiter bevorzugt 0,4 Gew.-% bis 1,5 Gew.-% an Additiven, bezogen auf das Gesamtgewicht der Vorsatzmischung. Zweckmäßigerweise enthält die Vorsatzmischung 0,025 Gew.- % bis 0,097 Gew.-% oder 1,5 Gew.-% bis 2 Gew.-% Abbindeverzögerer und/oder Abbindebeschleuniger. Die Kernmischung enthält vorzugsweise 0,1 Gew.-% bis 1 Gew.-%, weiter bevorzugt 0,3 Gew.-% bis 0,9 Gew.-% an Additiven, bezogen auf das Gesamtgewicht der Kernmischung. Zweckmäßigerweise enthält die Kernmischung 0,0225 Gew.-% bis 0,0975 Gew.-% oder 1,0 Gew.-% bis 1,9 Gew.-% Abbindeverzögerer und/oder Abbindebeschleuniger.

Das Betonelement weist vorzugsweise eine Verdichtungsklasse gemäß der Norm DIN 1045-2 C0 oder C01 auf. Vorzugsweise ist das Betonelement ein Betonstein, eine Betonplatte, ein Betonmauerelement oder eine Betonstufe.

Ferner weist das Betonelement vorzugsweise eine Druckfestigkeit nach DIN EN 12390-3, insbesondere DIN EN 12390-3:2019-10, gemessen nach 28 Tagen, von weniger als 110 N /mm ² , bevorzugt weniger als 100 N /mm ² , weiter bevorzugt weniger als 85 N/mm ² , besonders bevorzugt weniger als 82,5 N/mm ² , auf.

Ferner weist die Kernbetonschicht des Betonelements vorzugweise 28 Tage nach der Herstellung eine Haftzugfestigkeit, gemessen nach DAfSt Richtlinie „Schutz und Instandsetzungen von Betonbauteilen“, Teil 4, Abschnitt 5.5.11, 2001, von 1,0 MPa oder mehr, bevorzugt von 1,3 MPa oder mehr, weiter bevorzugt von 1,5 MPa oder mehr, besonders bevorzugt von 2,0 MPa oder mehr, auf.

Das erfindungsgemäße Betonelement zeichnet sich durch eine gute Verbund- Haftzugfestigkeit aus. Vorzugweise weist das Betonelement 28 Tage nach der Herstellung eine Verbund-Haftzugfestigkeit, gemessen nach DAfSt Richtlinie „Schutz und Instandsetzungen von Betonbauteilen“, Teil 4, Abschnitt 5.5.11, 2001, von 0,75 MPa oder mehr, bevorzugt von 1,0 MPa oder mehr, weiter bevorzugt von 1,15 MPa oder mehr, noch weiter bevorzugt von 1,3 MPa, besonders bevorzugt 1,5 MPa oder mehr, auf. Die Haftzugfestigkeiten können sich insbesondere innerhalb der ersten drei bis vier Monate nach Herstellung der Betonelement ändern, insbesondere können sie sich während dieser Zeit erhöhen.

Die Erfindung stellt auch ein Verfahren zur Herstellung erfindungsgemäßer Betonelemente bereit, umfassend die Schritte: a. Herstellen einer Vorsatzzusammensetzung enthaltend als Bestandteile i. körniges Vorsatzmaterial, ii. optional Pigment, iii. optional Füller, iv. Wasser, v. latenthydraulisches Vorsatzbindemittel und/oder puzzolanisches Vorsatzbindemittel, und vi. alkalisches Vorsatzhärtungsmittel, b. Mischen der Vorsatzzusammensetzung um eine Vorsatzmischung zu erhalten, c. Herstellen einer Kernzusammensetzung enthaltend als Bestandteile i. körniges Kernmaterial, ii. Wasser, iii. latenthydraulisches Kernbindemittel und/oder puzzolanisches Kernbindemittel, und iv. alkalisches Kernhärtungsmittel, d. Mischen der Kernzusammensetzung um eine Kernmischung zu erhalten, e. Einfüllen der Kernmischung und der Vorsatzmischung in mindestens eine Form, f. Verdichten der Kernmischung und der Vorsatzmischung in der Form, um mindestens ein Grünbetonelement zu erhalten.

Vorzugsweise werden die Kernmischung und die Vorsatzmischung in mindestens einer Form verdichtet. Das Verdichten kann mittels Stempeln, Pressen und/oder Vibration erfolgen. Beim Stempeln wird der Beton in der Form vorzugsweise für einen Zeitraum von 1 bis 20 Sekunden, bevorzugt 2,5 bis 4,5 Sekunden, durch Vibration verdichtet. Beim Stempeln kann der Beton in der Form mit einem Druck von 1,0 MPa oder weniger verdichtet werden.

Beim Pressen wird der Beton in der Form vorzugsweise mit einen Druck von 125 MPa oder mehr, weiter bevorzugt 125 MPa bis 250 MPa, verdichtet. Beim Pressen wird der Beton in der Form vorzugsweise für einen Zeitraum von 5 bis 20 Sekunden, weiter bevorzugt 5 bis 10 Sekunden, im Wesentlichen ohne Vibration verdichtet. Vorzugsweise werden die Verfahrensschritte in der oben angegebenen Reihenfolge durchgeführt.

Gemäß einer Ausführungsform wird in Schritt e. zunächst die Vorsatzmischung in die Form eingefüllt und anschließend die Kernmischung auf die Vorsatzmischung in der Form eingefüllt und danach die Vorsatzmischung in Kontakt mit der Kernmischung in der Form verdichtet.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird in Schritt e. zunächst die Kernmischung in die Form eingefüllt und anschließend die Vorsatzmischung auf die Kernmischung in der Form eingefüllt und danach die Kernmischung in Kontakt mit der Vorsatzmischung in der Form verdichtet.

Gemäß einer alternativen Ausführungsform wird in Schritt e. die Kernmischung nicht in eine Form eingefüllt, sondern in einen Strang gepresst und gemeinsam oder anschließend die Vorsatzmischung in den Strang gepresst und danach in Schritt f. die Kernmischung in Kontakt mit der Vorsatzmischung im Strang verdichtet. Aus dem Strang werden durch Zuschneiden und Ablegen auf Formtafeln die Betonelemente erhalten. Ferner werden die Bestandteile der Vorsatzzusammensetzung vorteilhafterweise in der angegebenen Reihenfolge dosiert. Zweckmäßigerweise werden die Bestandteile der Kernzusammensetzung in der angegebenen Reihenfolge dosiert. Es wurde gefunden, dass bei Zugabe der Bestandteile in der oben angegebenen Reihenfolge eine gute Verarbeitbarkeit der Vorsatzzusammensetzung und/oder der Kernzusammensetzung erreicht wird. Es hat sich zudem als zweckmäßig herausgestellt, wenn die Bestandteile der Vorsatzzusammensetzung beim Dosieren schon vermischt werden. Das Gleiche gilt für die Kernzusammensetzung.

Für das körnige Vorsatzmaterial, das körnige Kernmaterial, den Vorsatzfüller, den Kernfüller, das Wasser, das latenthydraulische Vorsatzbindemittel und/oder das puzzolanische Vorsatzbindemittel, das latenthydraulische Kernbindemittel und/oder das puzzolanische Kernbindemittel, das alkalische Vorsatzhärtungsmittel und das alkalische Kernhärtungsmittel gilt das voranstehend für das erfindungsgemäße Betonelement Gesagte entsprechend, insbesondere auch im Hinblick auf die eingesetzten Mengen der Bestandteile.

Ferner können die Vorsatzzusammensetzung und/oder die Kernzusammensetzung auch die voranstehend aufgeführten weiteren Bestandteile wie Zement, Zuschlagstoffe, Additive, Abbindeverzögerer und/oder Abbindebeschleuniger enthalten. Vorteilhafterweise werden Zuschlagstoffe, Additive Abbindeverzögerer und/oder Abbindebeschleuniger mit dem Wasser oder dem optionalen Pigment, vorzugsweise mit dem Wasser, zudosiert.

Im erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, die Oberfläche der Betonelemente zu gestalten. Gemäß einer Ausführungsform wird vor dem Verdichten auf die Vorsatzmischung in der mindestens einen Form eine Portion eines gekörnten Materials enthaltend (a) eine Einstreukomponente mit einem mittleren Korndurchmesser von 0,1 bis 5 mm in einer Menge von 65 bis 95 Gew.-%, bevorzugt 75 bis 85 Gew.-%, und (b) Bindemittel in einer Menge von 5 bis 35 Gew.-%, bevorzugt 15 bis 25 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung des gekörnten Materials, aufgebracht.

Durch Verwendung der Einstreukomponente und des Bindemittels in diesen Konzentrationsbereichen kann eine gute Verankerung des gekörnten Materials auf der Oberfläche des Betonelements erreicht werden.

Unter dem mittleren Korndurchmesser versteht der Fachmann denjenigen Durchmesser, bei dem es gleich viele Körner mit größerem und mit kleinerem Durchmesser gibt. Der mittlere Korndurchmesser kann beispielsweise durch Sieben bestimmt werden.

Um gemäß dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ästhetisch besonders ansprechende Betonelemente herzustellen, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Vorsatzbetonschicht eine optische Eigenschaft wie Farbe oder Glanzgrad aufweist und das gekörnte Material eine von dieser abweichende optische Eigenschaft aufweist. Dadurch besteht beispielsweise die Möglichkeit, geflammte, geäderte oder gesprenkelte Oberflächen zu erzeugen, die der natürlichen Struktur von Natursteinen ähnlich sehen.

Das gekörnte Material wird gemäß dieser Ausführungsform vorzugsweise mittels einer Aufbringvorrichtung auf die Mischung aufgebracht. Die Aufbringvorrichtung kann zumindest eine Rieselvorrichtung, eine Schleuderscheibe, ein Schaufelrad, einen Wurfarm und/oder ein Katapult aufweisen, denen mindestens eine Portion des gekörnten Materials zugeführt wird. Diese können sich über die Form oder neben der Form bewegen und es können ihnen auch unterschiedliche Portionen mit unterschiedlichem Zeitabstand zugeführt werden. Auf diese Weise kann das gekörnte Material gleichmäßig auf die Mischung aufgebracht werden. Weiterhin hat sich herausgestellt, dass das erfindungsgemäße Verfahren auf diese Art besonders wirtschaftlich durchgeführt werden kann. Vorteilhafterweise weist die Aufbringvorrichtung zumindest einen gekörntes Material enthaltenden Dosierbehälter mit einer Dosierleiste auf, wobei der Dosierbehälter mit gleichmäßiger oder ungleichmäßiger Geschwindigkeit über die Form geführt wird.

Dabei werden auf die Dosierleiste vorzugsweise Vibrationen oder Rüttelstöße ausgeübt, die gleichmäßig und/oder ungleichmäßig und/oder intermittierend ausgeführt werden.

Bevorzugt können der Dosierleiste entlang ihrer Erstreckung unterschiedliche Veredelungsmaterialien und/oder unterschiedliche Portionen Veredelungsmaterial zugeführt werden.

Weiterhin hat es sich auch als vorteilhaft erwiesen, wenn der Dosierbehälter an der Vorderkante des Dosierwagens für den Beton, vorzugsweise den Vorsatzbeton, angebracht wird.

Mögliche Ausgestaltungen einer Aufbringvorrichtung mit zumindest einem Dosierbehälter mit einer Dosierleiste sind beispielsweise in EP 2910 354 Al beschrieben. Ein Beispiel für eine Aufbringvorrichtung mit zumindest einem Dosierbehälter mit einer Dosierleiste ist ein Füllwagen mit mindestens einer Kammer ln dieser Kammer kann das gekörnte Material enthalten sein. Der Füllwagen kann auch zwei oder mehr durch eine Trennwand separierte Kammern aufweisen. Dann ist vorteilhafterweise in einer ersten Kammer des Füllwagens die erfindungsgemäße Mischung enthalten ln einer zweiten Kammer ist vorzugsweise das gekörnte Material enthalten. Weitere Kammern können weitere gekörnte Materialien mit anderen Eigenschaften, beispielsweise einer anderen Farbe, enthalten. Der Füllwagen kann entlang einer Führungsschiene über eine Form bewegt werden.

Die Kammer mit dem gekörnten Material kann ein Aufbringelement aufweisen. Das Aufbringelement kann aus der Kammer herausgenommen werden. Die Kammer kann ein oder mehrere Aufbringelemente aufweisen. Das Aufbringelement weist vorzugsweise eine perforierte Dosierplatte mit mindestens einem, vorzugsweise mehreren Löchern und ein Dosierelement auf. Die Löcher können einheitlich oder in einem Muster in der Dosierplatte angeordnet sein. Die Löcher können den gleichen oder unterschiedliche Durchmesser aufweisen. Die Dosierplatte kann flach oder gebogen sein. Die Dosierplatte kann auch zylinderförmig ausgestaltet sein. Die Dosierplatte kann insbesondere die Dosierleiste bilden.

Das Dosierelement kann unterschiedlich ausgestaltet sein. Das Dosierelement kann beispielsweise eine Welle aufweisen, an der Flügel befestigt sind und die um die Längsachse der Welle drehbar ist. Das gekörnte Material befindet sich vorzugsweise in den Zwischenräumen, die durch zwei Flügel der Welle und den zugehörigen Abschnitt der Dosierplatte gebildet werden. Durch Drehen der Welle um ihre Längsachse drücken die Flügel das gekörnte Material durch die Löcher der Dosierplatte, das dadurch auf die Mischung aufgebracht wird. Ein derartiges Dosierelement wird vorzugsweise in Verbindung mit einer gebogenen Dosierplatte eingesetzt.

Das Dosierelement kann auch kammartig ausgestaltet sein. Dabei liegt vorzugsweise das kammartige Dosierelement beweglich auf einer flachen Dosierplatte auf. Das gekörnte Material liegt vorzugsweise zwischen den Zinken des Kamms auf der Dosierplatte. Durch Bewegen des Kamms auf der Dosierplatte wird das gekörnte Material durch die Löcher der Dosierplatte gedrückt, das dadurch auf die Mischung aufgebracht wird.

Das Dosierelement kann auch eine perforierte Platte sein. Die perforierte Platte liegt vorzugsweise auf einer flachen Dosierplatte auf. Das gekörnte Material liegt vorzugsweise in den Löchern der perforierten Platte auf der Dosierplatte. Durch Bewegen der perforierten Platte auf der Dosierplatte wird das gekörnte Material durch die Löcher der Dosierplatte gedrückt, das dadurch auf die Mischung aufgebracht wird. Schließlich kann das Dosierelement auch ein frei bewegliches Element sein, das vorzugsweise im Inneren einer zylinderförmigen Dosierplatte angeordnet ist. Das gekörnte Material ist vorzugsweise ebenfalls im Inneren der zylinderförmigen Dosierplatte angeordnet. Das frei bewegliche Element ist dabei in der Lage, durch sein Eigengewicht das gekörnte Material durch die Löcher der Dosierplatte zu drücken. Durch Bewegen, insbesondere Drehen, der zylinderförmigen Dosierplatte wird das gekörnte Material durch die Löcher der Dosierplatte gedrückt, das dadurch auf die Mischung aufgebracht wird.

Das Aufbringelement umfasst vorteilhafterweise ferner weitere Bestandteile wie einen Aktuator mit dem das Dosierelement bewegt werden kann. Der Aktuator kann mit einem Elektromotor verbunden sein, der vorzugsweise durch elektronische Steuermittel kontrolliert werden kann. Das Aufbringelement kann auch eine Aktuatorstange, einen Nockenstößel, der mit einem Nocken in Eingriff steht, und/oder ein Getriebe aufweisen.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens weist die Aufbringvorrichtung zumindest einen Rohrstutzen auf, dem eine oder mehrere Portionen eines gekörnten Materials zugeführt werden und durch den diese auf die Vorsatzbetonschicht, gestreut, geworfen, geschossen und/oder fallen gelassen werden. Eine besonders gute Verteilung auf die Form ergibt sich, wenn das Rohrstutzenende nach Art einer Düse ausgebildet ist.

Praktische Versuche haben gezeigt, dass es im erfindungsgemäßen Verfahren zu einer guten Verteilung auch beiträgt, wenn der Auswurf mittels eines vorgespannten, federbelasteten Kolbens erfolgt, dessen Verrieglung zum Werfen plötzlich gelöst wird.

Vorzugsweise kann die Aufbringvorrichtung über die Form und/oder neben der Form bewegt werden. Sie kann dabei unterschiedliche Bewegungsgeschwindigkeiten aufweisen bzw. erreichen, wobei auch ein ruckartiges Bewegen vorteilhaft sein kann. Je nach Größe der Form und je nach farblicher Bestückung der Aufbringvorrichtung mit gekörntem Material können auch mehrere und auch unterschiedliche Vorrichtungen für eine Form benutzt werden, damit eine Vergleichmäßigung des Aufbringens oder ein spezielles charakteristisches Aufbringbild des gekörnten Materials erreicht wird.

Vorzugsweise werden bei den Aufbringvorrichtungen Leitbleche benutzt, da derartige Scheibenräder oder Wurfarme und auch Rohrstutzen eine größere Streuung haben können.

Durch die Aufbringvorrichtungen können mehrere Portionen des gekörnten Materials hintereinander ausgeworfen werden, wobei es sich dabei um unterschiedliche gekörnte Materialien, wie zuvor beschrieben, handeln kann.

Vorzugsweise ist das im gekörnten Material enthaltene Bindemittel ein anorganisches Bindemittel wie Zement, hydraulischer Kalk, Gips, Schlacke, Hochofenschlacke, vorzugsweise Hüttensand, insbesondere gemahlener Hüttensand, elektrothermische Phosphorschlacke, Stahlschlacke, amorphes Siliciumdioxid, gefälltes Siliciumdioxid, pyrogenes Siliciumdioxid, Mikrosilica, Glasmehl, Flugasche wie Braunkohlenflugasche oder Steinkohlenflugasche, Metakaolin, natürliche Puzzolane wie Tuff, Trass oder Vulkanasche, natürliche und synthetische Zeolithe oder Wasserglas oder das im gekörnten Material enthaltene Bindemittel ist ein organisches Bindemittel wie Kunstoffdispersionen, Aciylatharze, Alkydharze, Epoxidharze, Polyurethane, SolGel- Harze oder Siliconharzemulsionen. Derartige Bindemittel sind im Zusammenhang mit Betonelementen besonders einfach handzuhaben. Zudem stellen sie keine zusätzlichen Anforderungen an das Verfahren. Weiterhin erlauben derartige Bindemittel eine gute Verankerung des körnigen Materials auf dem Betonelement.

In Abhängigkeit des gewünschten optischen Eindrucks des Betonelements können Einstreukomponenten mit unterschiedlichen mittleren Korndurchmessern verwendet werden. So kann als Einstreukomponente eine Einstreukomponente mit einem mittleren Korndurchmesser von 0,1 bis 1,8 mm eingesetzt werden. Alternativ kann eine Einstreukomponente mit einem mittleren Korndurchmesser von 1,2 bis 5 mm eingesetzt werden.

Vorzugsweise wird eine Einstreukomponente mit einem mittleren Korndurchmesser von 0,1 bis 1,2 mm eingesetzt.

Das gekörnte Material kann auch kleine Gesteinskörner enthalten, so dass verschiedenartige Materialien mit unterschiedlichen Farben, auch Körnungen von Halbedelsteinen oder Edelsteinen oder Glimmer oder Metallspäne oder Kunststoffpartikel oder Glaspartikel in die Oberflächen- oder Vorsatzbetonschicht eingebracht werden können. Das körnige Material kann auch eine beliebige Gesteinsmischung sein.

Als besonders praktikabel hat es sich im erfindungsgemäßen Verfahren erwiesen, wenn die Einstreukomponente eine Gesteinsmischung ist oder enthält. Hiermit können Betonelemente hergestellt werden, die dem Erscheinungsbild von Natursteinen sehr nahe kommen.

Vorzugsweise enthält im erfindungsgemäßen Verfahren die Einstreukomponente mindestens Material ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Halbedelsteinen, Edelsteinen, Glimmer, Metallspänen, Glas und Kunststoffpartikeln. Eine Verwendung dieser Materialien erlaubt ein sehr wirtschaftliches Verfahren.

Das gekörnte Material kann im erfindungsgemäßen Verfahren insbesondere eine abgestufte Kornzusammensetzung von max. 2 mm Korndurchmesser aufweisen.

Die Oberflächen und/oder Ränder des mindestens einen Grünbetonelements können im erfindungsgemäßen Verfahren mit Bürsten bearbeitet und dabei strukturiert und/oder aufgeraut und/oder geglättet und/oder Überstände an den Rändern abgearbeitet werden. Dadurch kann ein dekorativer optischer Eindruck noch verstärkt werden.

Vor, vorzugsweise aber nach dem Verdichten kann auf die Oberflächen der Betonelemente vor oder auch nach dem Aushärten ein organisches oder anorganisches Mittel, das vorzugsweise farblos ist, aufgebracht werden. Es handelt sich dabei um ein Imprägnieren, Versiegeln oder Beschichten der Betonelemente. Insbesondere kann auf die Oberfläche des mindestens einen Grünbetonelements ein Versiegelungs- und/oder Imprägniermittel aufgebracht werden. Ein derartiges Vorgehen fügt den Betonelementen eine weitere Schutzschicht hinzu, die die Haltbarkeit und die Lebensdauer der Betonelemente zusätzlich weiter erhöht. Außerdem kann diese Schicht als Fleckenschutz wirken und zusätzlich Kalkausblühungen verhindern.

Das Grünbetonelement wird im erfindungsgemäßen Verfahren vorzugsweise ausgehärtet, um ein Betonelement zu erhalten. Vorzugsweise wird das Betonelement nach dem Aushärten durch Schleifen, Strahlen, Bürsten und/oder Strukturieren des Betonelements bearbeitet.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch die Verwendung von latenthydraulischem Bindemittel und/oder puzzolanischem Bindemittel, insbesondere als Bindemittel, zusammen mit alkalischem Härtungsmittel zur Herstellung einer Kernbetonschicht in einem Betonelement umfassend eine Kernbetonschicht und eine damit verbundene Vorsatzbetonschicht.

Für das Betonelement gilt vorzugsweise das vorstehend zum erfindungsgemäßen Betonelement Gesagte entsprechend.

Für das latenthydraulische Bindemittel gilt vorzugsweise das vorstehend zum latenthydraulischen Kernbindemittel Gesagte entsprechend. Dies gilt auch für die vorstehend angegebenen Mengen. Für das puzzolanische Bindemittel gilt vorzugsweise das vorstehend zum puzzolanischen Kernbindemittel Gesagte entsprechend. Dies gilt auch für die vorstehend angegebenen Mengen.

Für das alkalische Härtungsmittel gilt vorzugsweise das vorstehend zum alkalischen Vorsatzhärtungsmittel und/oder Kernhärtungsmittel Gesagte entsprechend.

Gemäß einer Ausführungsform enthält die Kernbetonschicht körniges Kernmaterial, für das das vorstehend Gesagte zum körnigen Kernmaterial entsprechend gilt. Dies gilt auch für die vorstehend angegebenen Mengen.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform enthält die Vorsatzbetonschicht körniges Vorsatzmaterial, für das das vorstehend zum körnigen Vorsatzmaterial entsprechend gilt. Dies gilt auch für die vorstehend angegebenen Mengen.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform enthält die Vorsatzbetonschicht Vorsatzfüller, für den das vorstehend zum Vorsatzfüller Gesagte entsprechend gilt. Dies gilt auch für die vorstehend angegebenen Mengen.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform enthält die Kernbetonschicht Kernfüller, für den das vorstehend zum Kernfüller Gesagte entsprechend gilt. Dies gilt auch für die vorstehend angegebenen Mengen.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform enthält die Kernbetonschicht 1 Gew.-% oder mehr, bevorzugt 5 Gew.-% oder mehr, weiter bevorzugt 15 Gew.-% oder mehr, besonders bevorzugt 17,5 Gew.-% oder mehr, Opal, Flint, Chalcedon und/oder Grauwacke. Gemäß einer weiteren Ausführungsform enthält die Kernbetonschicht Kernbetonschicht 5 Gew.-% bis 30 Gew.-%, insbesondere 5 Gew.-% bis 20 Gew.-% Opal, Flint, Chalcedon und/oder Grauwacke.

Vorzugsweise ist das Betonelement der erfindungsgemäßen Verwendung ein erfindungsgemäßes Betonelement.

Zur weiteren Erläuterung werden nachfolgend nicht limitierende Beispiele aufgeführt.

BEISPIELE

Materialien

Für Geopolymer-Schichten

Vorsatzbindemittelmischung: enthaltend vorwiegend latenthydraulisches Bindemittel und puzzolanisches Bindemittel.

Kernbindemittelmischung enthaltend vorwiegend latenthydraulisches Bindemittel und puzzolanisches Bindemittel.

Körniges Vorsatzmaterial: Gesteinskörnung mit einem Siebdurchgang bei einer Sieblochweite von 2 mm von 72,5 Gew.-% und einem Siebdurchgang bei einer Sieblochweite von 0,25 mm von 7,5 Gew.-%.

Körniges Kernmaterial: Gesteinskörnung mit einem Siebdurchgang bei einer Sieblochweite von 8 mm von 98,8 Gew.-% und einem Siebdurchgang bei einer Sieblochweite von 0,5 mm von 18,0 Gew.-%. Vorsatzfüller: Gesteinsmehl mit einem Siebdurchgang bei einer Sieblochweite von 0,025 mm von 97 Gew.-% und einem Siebdurchgang bei einer Sieblochweite von 0,015 mm von 63 Gew.-%.

Alkalisches Vorsatzhärtungsmittel: 75-%ige Kieselsäure.

Alkalisches Kernhärtungsmittel: 40-%ige wässrige Lösung einer anorganischen Base. Pigment: Metalloxidpigment.

Additiv für die Vorsatzmischung: Abbindeverzögerer/Abbindebeschleuniger. Gegebenenfalls Zement: Portlandzement CEM I 42, 5R

Gekörntes Material: enthaltend 80 Gew.-% kleine Gesteinskörner mit einem mittleren Korndurchmesser von 0,7 mm und 20 Gew.-% anorganisches Bindemittel.

Für konventionelle Schichten

Kernbindemittelmischung: Portlandzement CEM I 52, 5N

Körniges Kernmaterial: Gesteinskörnung mit einem Siebdurchgang bei einer Sieblochweite von 8 mm von 98,8 Gew.-% und einem Siebdurchgang bei einer Sieblochweite von 0,5mm von 18,0 Gew.-%.

Kernfüller: Gesteinsmehl mit einem Sieb durchgang bei einer Sieblochweite von 0,025 mm von 97 Gew.-% und einem Siebdurchgang bei einer Sieblochweite von 0,015 mm von 63 Gew.-%. Methoden

Die Bestimmung der Haftzugfestigkeit erfolgt nach der DAfSt Richtlinie „Schutz und Instandsetzungen von Betonbauteilen“, Teil 4, Abschnitt 5.5.11, 2001. Abweichend wird eine Bohrtiefe von 30 mm und 5 mm gewählt. Die Haftzugfestigkeit der Kernschicht wurde durch Prüfung der Unterseite ermittelt. Die Vorsatz- oder Verbund-Haftzugfestigkeit ergibt sich durch Begutachtung der Abrisstiefe (Abrissort).

Beispiel 1 ln einen Mischbehälter wurden nacheinander 76,0 Gew.-% körniges Kernmaterial, 5,3 Gew.-% Wasser, 17,0 Gew.-% Kernbindemittelmischung und 1,7 Gew.-% alkalisches Kernhärtungsmittel eingefüllt, um eine Kernzusammensetzung zu erhalten, wobei sich die vorstehenden Angaben auf das Gesamtgewicht der Kernzusammensetzung beziehen. Die Kernzusammensetzung wurde anschließend in dem Mischbehälter vermischt, um eine Kernmischung zu erhalten. Die so erhaltene Kernmischung wurde als Kernbetonschicht in Formen eines Formbretts eingefüllt. ln einen weiteren Mischbehälter wurden nacheinander 66,6 Gew.-% körniges Vorsatzmaterial, 1,1 Gew.-% Pigment, 6,4 Gew.-% Wasser, 21,6 Gew.-% Vorsatzbindemittelmischung, 4,26 Gew.-% alkalisches Vorsatzhärtungsmittel, und 0,04 Gew.-% Additiv eingefüllt, um eine Vorsatzzusammensetzung zu erhalten, wobei sich die vorstehenden Angaben auf das Gesamtgewicht der Vorsatzzusammensetzung beziehen. Die Vorsatzzusammensetzung wurde anschließend in dem Mischbehälter vermischt, um eine Vorsatzmischung zu erhalten. Die so erhaltene Vorsatzmischung wurde als Vorsatzbetonschicht in die Formen des obigen Formbretts eingefüllt. Die Vorsatzbetonschicht wies eine Grundfarbe auf. Anschließend wurden die Mischungen in der Form durch Stempeln verdichtet, wodurch ein Grünbetonelement erhalten wurde. Beim Entformen war kein Auseinanderreißen des Grünbetonelements zu beobachten. Nach dem Entformen und Aushärten wies das Betonelement eine gemessenen Haftzugfestigkeit von mindestens 0,77 MPa (Prüfalter 7d) sowie von mindestens 1,15 MPa (Prüfalter 28d) auf. Der Abriss erfolgte im Vorsatz. Somit beträgt die Verbund-Haftzugfestigkeit mindestens die gemessenen 0,77 MPa (Prüfalter 7d) und mindestens 1,15 MPa (Prüfalter 28d). Ferner wies das Betonelement eine Druckfestigkeit nach DIN EN 12390-3:2019-10 von 56,9 N/mm ² (Prüfalter 7d) und 60,8 N/mm ² (Prüfalter 28d) auf.

Darüber hinaus wies das Betonelement eine Haftzugfestigkeit in der Kernschicht von

I,89 MPa auf (Prüfalter 10 d). Nach dem Aushärten wurden so optisch ansprechende Betonelemente erhalten. Die Betonelemente zeigten über einen Zeitraum von 6 Monaten keine erkennbare Verblassung oder anderweite Verschlechterung ihrer dekorativen Eigenschaften. Ferner ergaben sich über einen Zeitraum von 6 Monaten auch keine Anzeichen für chemische Angriffe auf die Betonelemente, die aus einer Alkali-Kieselsäure-Reaktion resultieren könnten.

Beispiel 2 fVergleichsbeispiefl ln Beispiel 2 wurde als Kern ein konventioneller, d.h. zementbasierter Kern hergestellt. Dafür wurde in einen Mischbehälter 79,6 Gew.-% körniges Kernmaterial,

II,0 Gew.-% Zement, 5,2 Gew.-% Wasser sowie 4,2 Gew.-% Kernfüller eingefüllt und vermischt. Die so erhaltene Kernmischung wurde als Kernbetonschicht in Formen eines Formbretts eingefüllt.

Auf die Kernmischung in den Formen des Formbretts wurde anschließend die Vorsatzmischungaus Beispiel 1 eingefüllt. Die Vorsatzbetonschicht wies eine Grundfarbe auf. Anschließend wurden die Mischungen in der Form durch Stempeln verdichtet, wodurch ein Grünbetonelement erhalten wurde. Beim Entformen war kein Auseinanderreißen des Grünbetonelements zu beobachten. Nach dem Entformen und Aushärten wies das Betonelement eine gemessene-Haftzugfestigkeit von mindestens 0,41 MPa (Prüfalter 7d) sowie von mindestens 0,75 MPa (Prüfalter 28d) auf. Der Abriss erfolgte in der Verbundschicht. Somit ist die gemessenen Haftzugfestigkeit die Verbund-Haftzugfestigkeit. Ferner wies das Betonelement eine Druckfestigkeit nach DIN EN 12390-3 :2019-10von 61,1 N/mm ² auf. Beispiel 3 fVergleichsbeispiefl

Es wurde zunächst eine konventionelle Kernmischung wie in Beispiel 2 hergestellt und in die Formen eines Formbretts eingefüllt.

Anschließend wurde eine Vorsatzmischung wie in Beispiel 1 hergestellt, mit dem Unterschied, dass lediglich 15,3 Gew.-% Vorsatzbindemittel eingesetzt wurden und zusätzlich 6,3 Gew.-% Zement hinzugefügt wurde. Die so erhaltene Vorsatzzusammensetzung wurde anschließend in dem Mischbehälter vermischt, um eine Vorsatzmischung zu erhalten. Die so erhaltene Vorsatzmischung wurde als Vorsatzbetonschicht in die Formen des obigen Formbretts eingefüllt. Die Vorsatzbetonschicht wies eine Grundfarbe auf. Anschließend wurden die Mischungen in der Form durch Stempeln verdichtet, wodurch ein Grünbetonelement erhalten wurde. Beim Entformen war kein Auseinanderreißen des Grünbetonelements zu beobachten. Nach dem Entformen und Aushärten wies das Betonelement eine gemessene Haftzugfestigkeit von mindestens 0,26 MPa (Prüfalter 7d) sowie von mindestens 0,28 MPa (Prüfalter 28d) auf. Der Abriss erfolgte in der Verbundschicht. Somit ist die gemessenen Haftzugfestigkeit die Verbund-Haftzugfestigkeit.

Beispiel 4

Beispiel 4 ist identisch mit Beispiel 1 mit dem Unterschied, dass 74,8 Gew.-% körniges Kernmaterial, 5,5 Gew.-% Wasser, 17,9 Gew.-% Kernbindemittelmischung und 1,8 Gew.-% alkalisches Kernhärtungsmittel für die Kernzusammensetzung eingefüllt wurden. Auf die daraufhin eingefüllte mit Beispiel 1 identische Vorsatzbetonschicht wurden vor dem Stempeln mit Hilfe eines Rohrstutzens, der nach Art einer Düse ausgebildet war, beliebige Portionen eines gekörnten Materials gestreut, geworfen, geschossen und/oder fallen gelassen. Die Aufbringvorrichtung konnte sich über dem Formbrett bewegen, so dass alle Vorsatzbetonschichten in den Formen beliebig erreicht werden konnten. Oberhalb des Rohrstutzens war ein Trichter angeordnet, in dem das gekörnte Material eingefüllt war. Durch eine Vorrichtung zum Öffnen und Schließen an der unteren Trichteröffnung konnten beliebige Portionen des gekörnten Materials in den Rohrstutzen geleitet werden. Grundsätzlich können oberhalb der Schleuderscheibe mehrere Trichter angeordnet sein, in denen unterschiedliche gekörnte Materialien enthalten sind, um auf die Oberflächen der Vorsatzbetonschichten verschiedene gekörnte Materialien in verschiedenen Dosierungen zu streuen, zu werfen, zu schießen und/oder fallen zu lassen. Der Rohrstutzen konnte mit unterschiedlichen Bewegungsgeschwindigkeiten, darunter auch ruckartige Bewegungen, bewegt werden. Auch die Höhenlage zum Formbrett konnte beliebig verstellt und variiert werden, auch während des Aufbringens des gekörnten Materials. Beim Entformen war kein Auseinanderreißen des Grünbetonelements zu beobachten. Nach dem Entformen und Aushärten wies das Betonelement eine gemessenen Haftzugfestigkeit von mindestens 0,83 MPa (Prüfalter 7d) sowie von mindestens 1,17 MPa (Prüfalter 28d) auf. Der Abriss erfolgte im Vorsatz. Somit beträgt die Verbund-Haftzugfestigkeit mindestens die gemessenen 0,77 MPa (Prüfalter 7d) und 1,15 MPa (Prüfalter 28d). Ferner wies das Betonelement eine Druckfestigkeit nach DIN EN 12390-3:2019-10von 67,0 N/mm ² (Prüfalter 7d) und 74,4 N /mm ² (Prüfalter 28d) auf. Darüber hinaus wies das Betonelement eine Haftzugfestigkeit in der Kernschicht von 2,18 MPa auf (Prüfalter 10 d).

Wie aus den Beispielen folgt, ergibt sich für eine Kombination aus Geopolymer- basiertem Kern und Geopolymer-basiertem Vorsatz eine sehr gute Verbund- Haftzugfestigkeit (Beispiele 1 und 4). Gleichzeitig zeigten diese vollständig auf Geopolymeren basierenden Betonelemente sehr gute Beständigkeit gegenüber chemischer Korrosion.

Die Kombinationen aus einem konventionellen Kern mit einer Vorsatzschicht basierend auf Geopolymeren (Beispiel 2] sowie mit einer Hybrid-Vorsatzschicht aus Geopolymeren und Zement (Beispiel 3) zeigten schlechtere Verbund-Haftfestigkeiten.