Wenn Sie schon einmal wackelig am Esstisch saßen, Wein aus dem Glas verschüttet wurde und Kirschtomaten auf der anderen Seite des Raumes verschüttet wurden, wissen Sie, wie unbequem der wellige Boden ist.
In Hochregallagern, Fabriken und Industrieanlagen kann die Ebenheit und Nivellierung des Bodens jedoch entscheidend für den Erfolg oder Misserfolg sein und die Leistung des Gebäudes für den vorgesehenen Zweck beeinträchtigen. Selbst in gewöhnlichen Wohn- und Geschäftsgebäuden können unebene Böden die Leistung beeinträchtigen, Probleme mit Bodenbelägen verursachen und potenziell gefährliche Situationen verursachen.
Ebenheit, also die Nähe des Bodens zur vorgegebenen Neigung, und Ebenheit, also der Grad der Abweichung der Oberfläche von der zweidimensionalen Ebene, sind zu wichtigen Spezifikationen im Bauwesen geworden. Glücklicherweise können moderne Messmethoden Probleme mit Ebenheit und Flachheit genauer erkennen als das menschliche Auge. Neueste Methoden ermöglichen dies nahezu sofort, beispielsweise wenn der Beton noch nutzbar ist und vor dem Aushärten fixiert werden kann. Ebenere Böden lassen sich heute einfacher, schneller und leichter realisieren als je zuvor. Möglich wird dies durch die ungewöhnliche Kombination aus Beton und Computer.
Dieser Esstisch wurde möglicherweise „repariert“, indem man ein Bein mit einer Streichholzschachtel gepolstert hat, wodurch eine tiefe Stelle im Boden effektiv ausgefüllt wurde, was ein Problem mit der Bodenhöhe darstellt. Wenn Ihr Grissini von selbst vom Tisch rollt, liegt das möglicherweise auch an Problemen mit der Bodenhöhe.
Doch Ebenheit und Nivellierung haben weit mehr Auswirkungen als nur Bequemlichkeit. Im Hochregallager kann der unebene Boden ein sechs Meter hohes Regal mit Tonnen von Gegenständen nicht ausreichend tragen. Er kann für Benutzer und Passanten eine tödliche Gefahr darstellen. Die neueste Entwicklung in Lagern, pneumatische Palettenhubwagen, ist daher noch stärker auf ebene Böden angewiesen. Diese handbetriebenen Geräte können bis zu 340 Kilogramm Palettenlast heben und nutzen Druckluftkissen, um das gesamte Gewicht zu tragen, sodass eine Person die Geräte von Hand schieben kann. Für einen einwandfreien Betrieb ist ein sehr ebener, flacher Boden erforderlich.
Ebenheit ist auch für alle Dielen wichtig, die mit harten Bodenbelägen wie Stein- oder Keramikfliesen bedeckt werden. Selbst flexible Beläge wie Vinyl-Verbundfliesen (VCT) haben das Problem unebener Böden, die dazu neigen, sich vollständig abzuheben oder zu trennen, was zu Stolperfallen, Quietschen oder Hohlräumen darunter führen kann. Außerdem sammelt sich beim Bodenwischen Feuchtigkeit an und fördert das Wachstum von Schimmel und Bakterien. Ob alt oder neu, ebene Böden sind besser.
Die Wellen in der Betonplatte können durch Abschleifen der hohen Punkte geglättet werden, doch der Eindruck der Wellen kann auf dem Boden bestehen bleiben. Manchmal sieht man das in einem Lagerhaus: Der Boden ist sehr eben, aber unter Natriumdampflampen sieht er wellig aus.
Wenn der Betonboden sichtbar sein soll, beispielsweise zum Beizen und Polieren, ist eine durchgehende Oberfläche aus dem gleichen Betonmaterial unerlässlich. Das Auffüllen der Vertiefungen mit Belägen ist keine Option, da dies nicht zum Gesamtbild passt. Die einzige Alternative ist das Abschleifen der hohen Stellen.
Das Schleifen einer Platte kann jedoch die Art und Weise verändern, wie sie Licht einfängt und reflektiert. Die Oberfläche des Betons besteht aus Sand (Feinzuschlagstoff), Gestein (Grobzuschlagstoff) und Zementschlämme. Beim Auflegen der nassen Platte werden die gröberen Zuschlagstoffe durch das Glätten tiefer in die Oberfläche gedrückt, während sich Feinzuschlagstoff, Zementschlämme und Zementschlämme oben konzentrieren. Dies geschieht unabhängig davon, ob die Oberfläche absolut eben oder stark gewölbt ist.
Wenn Sie 3 mm von der Oberfläche abschleifen, entfernen Sie Feinstaub und Zementschlämme und legen den Sand der Zementleimmatrix frei. Wenn Sie weiter schleifen, legen Sie den Querschnitt des Gesteins und die gröberen Zuschlagstoffe frei. Wenn Sie nur bis zu den höchsten Punkten schleifen, erscheinen dort Sand und Gestein, und die freigelegten Zuschlagstoffstreifen machen diese hohen Punkte unvergänglich, abwechselnd mit den ungeschliffenen, glatten Mörtelstreifen an den tieferen Punkten.
Die Farbe der ursprünglichen Oberfläche unterscheidet sich von Schichten mit einer Dicke von 3 mm oder weniger und kann das Licht unterschiedlich reflektieren. Die hellen Streifen wirken wie Erhebungen, die dunklen Streifen dazwischen wie Täler – die optischen „Geisterbilder“ der mit einer Schleifmaschine entfernten Wellen. Geschliffener Beton ist in der Regel poröser als die ursprüngliche Kellenoberfläche, sodass die Streifen anders auf Farbstoffe und Flecken reagieren können und sich das Problem durch Färben nur schwer beheben lässt. Wenn Sie die Wellen beim Betonieren nicht glätten, können sie erneut stören.
Seit Jahrzehnten ist die Standardmethode zur Überprüfung von FF/FL die 10-Fuß-Linealmethode. Das Lineal wird auf den Boden gelegt, und wenn sich darunter Lücken befinden, wird deren Höhe gemessen. Die typische Toleranz beträgt 1/8 Zoll.
Dieses vollständig manuelle Messsystem ist langsam und kann sehr ungenau sein, da zwei Personen dieselbe Körpergröße normalerweise auf unterschiedliche Weise messen. Dies ist jedoch die etablierte Methode, und das Ergebnis muss als „gut genug“ akzeptiert werden. In den 1970er Jahren war dies jedoch nicht mehr gut genug.
Beispielsweise ist die FF/FL-Genauigkeit mit der Einführung von Hochregallagern noch wichtiger geworden. 1979 entwickelte Allen Face eine numerische Methode zur Bewertung der Eigenschaften dieser Böden. Dieses System wird allgemein als Bodenebenheitszahl oder formeller als „Oberflächenbodenprofil-Nummerierungssystem“ bezeichnet.
Face hat außerdem ein Instrument zur Messung von Bodeneigenschaften entwickelt, einen „Bodenprofiler“, dessen Handelsname „The Dipstick“ ist.
Das digitale System und die Messmethode bilden die Grundlage von ASTM E1155, das in Zusammenarbeit mit dem American Concrete Institute (ACI) entwickelt wurde, um die Standardtestmethode für FF-Bodenebenheits- und FL-Bodenebenheitszahlen zu bestimmen.
Der Profiler ist ein manuelles Gerät, mit dem der Bediener über den Boden gehen und alle 30 cm einen Datenpunkt erfassen kann. Theoretisch kann er unendlich viele Stockwerke darstellen (wenn Sie unendlich viel Zeit haben, auf Ihre FF/FL-Werte zu warten). Er ist genauer als die Linealmethode und markiert den Beginn der modernen Ebenheitsmessung.
Der Profiler hat jedoch offensichtliche Einschränkungen. Zum einen kann er nur für gehärteten Beton verwendet werden. Das bedeutet, dass jede Abweichung von der Spezifikation als Rückruf behoben werden muss. Hohe Stellen können abgeschliffen und niedrige Stellen mit Belag aufgefüllt werden. Dies sind jedoch alles Nachbesserungsarbeiten, die den Betonbauer Geld kosten und das Projekt zeitaufwändig gestalten. Darüber hinaus ist die Messung selbst ein zeitaufwändiger Prozess und wird in der Regel von externen Experten durchgeführt, was zusätzliche Kosten verursacht.
Das Laserscanning hat das Streben nach Ebenheit und Nivellierung von Böden verändert. Obwohl der Laser selbst aus den 1960er Jahren stammt, ist seine Anwendung zum Scannen auf Baustellen relativ neu.
Der Laserscanner misst mit einem fokussierten Strahl die Position aller reflektierenden Oberflächen in seiner Umgebung, nicht nur des Bodens, sondern auch der nahezu 360° umfassenden Datenpunktkuppel um und unter dem Instrument. Er lokalisiert jeden Punkt im dreidimensionalen Raum. Wird die Position des Scanners mit einer absoluten Position (z. B. GPS-Daten) verknüpft, können diese Punkte als spezifische Positionen auf unserem Planeten bestimmt werden.
Scandaten können in ein Gebäudeinformationsmodell (BIM) integriert werden. Sie können für verschiedene Zwecke eingesetzt werden, beispielsweise zum Vermessen eines Raums oder sogar zum Erstellen eines Computermodells des vorhandenen Zustands. Für die FF/FL-Konformität bietet das Laserscanning gegenüber mechanischen Messungen mehrere Vorteile. Einer der größten Vorteile ist, dass es durchgeführt werden kann, während der Beton noch frisch und nutzbar ist.
Der Scanner erfasst 300.000 bis 2.000.000 Datenpunkte pro Sekunde und läuft je nach Informationsdichte in der Regel 1 bis 10 Minuten. Seine Arbeitsgeschwindigkeit ist sehr hoch, sodass Ebenheits- und Nivellierungsprobleme sofort nach dem Nivellieren erkannt und vor dem Erstarren der Platte korrigiert werden können. In der Regel: Nivellieren, Scannen, ggf. erneutes Nivellieren, erneutes Scannen, ggf. erneutes Nivellieren – das dauert nur wenige Minuten. Kein Schleifen und Spachteln mehr, keine Rückfragen mehr. Dadurch kann die Betoniermaschine bereits am ersten Tag einen ebenen Untergrund herstellen. Die Zeit- und Kostenersparnis ist erheblich.
Von Linealen über Profiler bis hin zu Laserscannern – die Bodenebenheitsmessung hat nun die dritte Generation erreicht; wir nennen sie Ebenheit 3.0. Im Vergleich zum 3-Meter-Lineal stellt die Erfindung des Profilers einen enormen Sprung in der Genauigkeit und Detailliertheit der Bodendaten dar. Laserscanner verbessern nicht nur die Genauigkeit und Detailliertheit weiter, sondern stellen auch einen weiteren Sprung dar.
Sowohl Profilometer als auch Laserscanner erreichen die für heutige Bodenspezifikationen erforderliche Genauigkeit. Im Vergleich zu Profilometern setzt Laserscanning jedoch neue Maßstäbe hinsichtlich Messgeschwindigkeit, Informationsdetails sowie Aktualität und Praxistauglichkeit der Ergebnisse. Das Profilometer nutzt zur Höhenmessung einen Neigungsmesser, ein Gerät, das den Winkel zur Horizontalen misst. Das Profilometer ist eine Box mit zwei Füßen am Boden im Abstand von genau 30 cm und einem langen Griff, den der Bediener im Stehen halten kann. Die Geschwindigkeit des Profilometers ist auf die Geschwindigkeit des Handwerkzeugs begrenzt.
Der Bediener läuft in gerader Linie an der Tafel entlang und bewegt das Gerät jeweils 30 cm weit. Normalerweise entspricht die Distanz jedes Durchgangs etwa der Raumbreite. Es sind mehrere Durchläufe in beide Richtungen erforderlich, um statistisch signifikante Proben zu sammeln, die den Mindestdatenanforderungen des ASTM-Standards entsprechen. Das Gerät misst bei jedem Schritt vertikale Winkel und wandelt diese in Höhenwinkeländerungen um. Der Profiler ist zudem zeitlich begrenzt: Er kann erst nach dem Aushärten des Betons verwendet werden.
Die Bodenanalyse wird in der Regel von einem Drittanbieter durchgeführt. Dieser begeht den Boden und legt am nächsten Tag oder später einen Bericht vor. Sollten im Bericht Höhenunterschiede festgestellt werden, die nicht den Spezifikationen entsprechen, müssen diese behoben werden. Bei gehärtetem Beton beschränken sich die Reparaturmöglichkeiten natürlich auf das Abschleifen oder Aufspachteln der Oberfläche, sofern es sich nicht um dekorativen Sichtbeton handelt. Beide Verfahren können zu einer Verzögerung von mehreren Tagen führen. Anschließend muss der Boden erneut profiliert werden, um die Konformität zu dokumentieren.
Laserscanner arbeiten schneller. Sie messen mit Lichtgeschwindigkeit. Der Laserscanner nutzt die Reflexion des Lasers, um alle sichtbaren Oberflächen in seiner Umgebung zu lokalisieren. Er benötigt Datenpunkte im Bereich von 0,1 bis 0,5 Zoll (eine wesentlich höhere Informationsdichte als die begrenzte Serie von 12-Zoll-Proben des Profilers).
Jeder Scan-Datenpunkt stellt eine Position im 3D-Raum dar und kann wie ein 3D-Modell auf einem Computer dargestellt werden. Durch Laserscanning werden so viele Daten gesammelt, dass die Visualisierung fast wie ein Foto aussieht. Bei Bedarf können diese Daten nicht nur eine Höhenkarte des Bodens, sondern auch eine detaillierte Darstellung des gesamten Raumes erstellen.
Im Gegensatz zu Fotos lässt sich der Scanner drehen und so den Raum aus jedem beliebigen Winkel darstellen. Er ermöglicht präzise Raumvermessungen oder den Vergleich des Ist-Zustands mit Zeichnungen oder Architekturmodellen. Trotz der enormen Informationsdichte ist der Scanner sehr schnell und erfasst bis zu 2 Millionen Punkte pro Sekunde. Der gesamte Scan dauert in der Regel nur wenige Minuten.
Zeit kann Geld schlagen. Beim Gießen und Veredeln von Nassbeton ist Zeit alles. Sie beeinflusst die dauerhafte Qualität der Platte. Die Zeit, die benötigt wird, bis der Boden fertig und begehbar ist, kann die Dauer vieler anderer Prozesse auf der Baustelle beeinflussen.
Beim Verlegen eines neuen Bodens hat die nahezu Echtzeit-Bereitstellung der Laserscan-Informationen einen enormen Einfluss auf die Ebenheit. FF/FL kann zum optimalen Zeitpunkt der Bodenkonstruktion bewertet und behoben werden: bevor der Boden aushärtet. Dies hat eine Reihe von Vorteilen. Erstens entfällt das Warten auf die Fertigstellung der Bodensanierungsarbeiten, sodass der Boden nicht den Rest der Konstruktion beansprucht.
Wenn Sie den Boden mit dem Profiler überprüfen möchten, müssen Sie zunächst warten, bis der Boden ausgehärtet ist. Anschließend müssen Sie den Profiler zur Messung vor Ort beauftragen und auf den ASTM E1155-Bericht warten. Anschließend müssen Sie warten, bis etwaige Ebenheitsprobleme behoben sind, die Analyse erneut planen und auf einen neuen Bericht warten.
Das Laserscanning erfolgt beim Verlegen der Platte, und das Problem wird während des Betonierprozesses gelöst. Die Platte kann unmittelbar nach dem Aushärten gescannt werden, um ihre Konformität sicherzustellen. Der Bericht kann noch am selben Tag fertiggestellt werden. Die Bauarbeiten können fortgesetzt werden.
Laserscanning ermöglicht Ihnen, schnellstmöglich an die Oberfläche zu gelangen. Es erzeugt zudem eine Betonoberfläche mit größerer Konsistenz und Integrität. Eine flache und ebene Platte weist im nutzbaren Zustand eine gleichmäßigere Oberfläche auf als eine Platte, die durch Spachteln geglättet oder nivelliert werden muss. Sie bietet ein einheitlicheres Erscheinungsbild. Die Porosität der Oberfläche ist gleichmäßiger, was sich auf die Reaktion auf Beschichtungen, Klebstoffe und andere Oberflächenbehandlungen auswirken kann. Beim Schleifen der Oberfläche zum Beizen und Polieren werden die Zuschlagstoffe gleichmäßiger freigelegt, und die Oberfläche reagiert möglicherweise gleichmäßiger und vorhersehbarer auf Beiz- und Poliervorgänge.
Laserscanner erfassen Millionen von Datenpunkten im dreidimensionalen Raum. Um diese zu nutzen, benötigt man eine Software, die sie verarbeiten und darstellen kann. Die Scanner-Software kombiniert die Daten in verschiedenen nützlichen Formaten und kann auf einem Laptop auf der Baustelle dargestellt werden. Sie ermöglicht dem Bauteam, den Boden zu visualisieren, Probleme zu lokalisieren, sie mit der tatsächlichen Position auf dem Boden zu korrelieren und zu bestimmen, wie viel Höhe abgesenkt oder erhöht werden muss – nahezu in Echtzeit.
Softwarepakete wie ClearEdge3Ds Rithm für Navisworks bieten verschiedene Möglichkeiten zur Anzeige von Bodendaten. Rithm für Navisworks kann eine „Heatmap“ darstellen, die die Bodenhöhe in verschiedenen Farben anzeigt. Es können Konturkarten angezeigt werden, ähnlich topografischen Karten von Landvermessern, in denen eine Reihe von Kurven kontinuierliche Höhen beschreiben. Außerdem können ASTM E1155-konforme Dokumente innerhalb von Minuten statt Tagen erstellt werden.
Dank dieser Softwarefunktionen eignet sich der Scanner für vielfältige Aufgaben, nicht nur für die Bodenhöhenmessung. Er liefert ein messbares Modell des Ist-Zustands, das in andere Anwendungen exportiert werden kann. Bei Sanierungsprojekten können die Ist-Zeichnungen mit historischen Planungsunterlagen verglichen werden, um Änderungen festzustellen. Sie können über den neuen Entwurf gelegt werden, um die Änderungen zu visualisieren. Bei Neubauten kann die Übereinstimmung mit der Planungsabsicht überprüft werden.
Vor etwa 40 Jahren standen viele Menschen vor einer neuen Herausforderung. Seitdem ist diese Herausforderung zum Symbol des modernen Lebens geworden. Programmierbare Videorekorder (VCR) zwingen den Durchschnittsbürger, den Umgang mit digitalen Logiksystemen zu erlernen. Das Blinken von „12:00, 12:00, 12:00“ auf Millionen unprogrammierter Videorekorder beweist, wie schwierig es ist, diese Schnittstelle zu erlernen.
Jedes neue Softwarepaket erfordert einen Lernprozess. Wenn Sie es zu Hause tun, können Sie sich die Haare raufen und nach Bedarf fluchen, und die Einarbeitung in die neue Software wird Sie an einem ruhigen Nachmittag am meisten Zeit kosten. Wenn Sie die neue Benutzeroberfläche bei der Arbeit lernen, verlangsamt dies viele andere Aufgaben und kann zu kostspieligen Fehlern führen. Die ideale Situation für die Einführung eines neuen Softwarepakets ist die Verwendung einer bereits weit verbreiteten Benutzeroberfläche.
Welche Schnittstelle eignet sich am schnellsten zum Erlernen einer neuen Computeranwendung? Die, die Sie bereits kennen. Es dauerte über zehn Jahre, bis sich Building Information Modeling bei Architekten und Ingenieuren etablierte, doch nun ist es angekommen. Darüber hinaus hat es sich als Standardformat für die Verteilung von Baudokumenten etabliert und ist für Bauunternehmer auf der Baustelle zu einer Top-Priorität geworden.
Die vorhandene BIM-Plattform auf der Baustelle bietet einen vorgefertigten Kanal für die Einführung neuer Anwendungen (wie Scanner-Software). Die Lernkurve ist relativ flach, da die Hauptbeteiligten bereits mit der Plattform vertraut sind. Sie müssen nur die neuen Funktionen erlernen, die sich daraus extrahieren lassen, und können die neuen Informationen, wie z. B. Scannerdaten, schneller nutzen. ClearEdge3D erkannte die Möglichkeit, die hoch angesehene Scanner-Anwendung Rith durch die Kompatibilität mit Navisworks mehr Baustellen zugänglich zu machen. Als eines der am häufigsten verwendeten Projektkoordinationspakete hat sich Autodesk Navisworks zum De-facto-Industriestandard entwickelt. Es ist auf Baustellen im ganzen Land im Einsatz. Es kann nun Scannerinformationen anzeigen und bietet ein breites Anwendungsspektrum.
Wenn der Scanner Millionen von Datenpunkten erfasst, werden diese zu Punkten im dreidimensionalen Raum. Scanner-Software wie Rithm für Navisworks sorgt für die übersichtliche Darstellung dieser Daten. Sie kann Räume als Datenpunkte darstellen und dabei nicht nur deren Position, sondern auch die Intensität (Helligkeit) von Reflexionen und die Farbe der Oberfläche erfassen, sodass die Ansicht wie ein Foto aussieht.
Sie können die Ansicht jedoch drehen und den Raum aus jedem beliebigen Winkel betrachten, ihn wie ein 3D-Modell umrunden und sogar vermessen. Eine der beliebtesten und nützlichsten Visualisierungen für FF/FL ist die Heatmap, die den Boden in einer Draufsicht darstellt. Hohe und niedrige Punkte werden in unterschiedlichen Farben dargestellt (manchmal auch als Falschfarbenbilder bezeichnet), z. B. steht Rot für hohe und Blau für niedrige Punkte.
Mithilfe der Heatmap können Sie präzise Messungen durchführen und so die entsprechende Position auf dem tatsächlichen Boden genau lokalisieren. Zeigt der Scan Probleme mit der Ebenheit, können Sie diese mithilfe der Heatmap schnell finden und beheben. Sie ist außerdem die bevorzugte Ansicht für die FF/FL-Analyse vor Ort.
Die Software kann auch Höhenlinienkarten erstellen, eine Reihe von Linien, die unterschiedliche Bodenhöhen darstellen, ähnlich den topografischen Karten, die von Landvermessern und Wanderern verwendet werden. Höhenlinienkarten eignen sich für den Export in CAD-Programme, die oft sehr zeichnungsfreundlich sind. Dies ist besonders nützlich bei der Renovierung oder Umgestaltung bestehender Räume. Rithm für Navisworks kann auch Daten analysieren und Antworten liefern. Beispielsweise kann die Cut-and-Fill-Funktion Ihnen sagen, wie viel Material (z. B. Zementoberflächenschicht) benötigt wird, um den unteren Rand des bestehenden unebenen Bodens aufzufüllen und ihn zu ebnen. Mit der richtigen Scanner-Software können die Informationen bedarfsgerecht dargestellt werden.
Von allen Möglichkeiten, bei Bauprojekten Zeit zu verschwenden, ist das Warten vielleicht die schmerzhafteste. Die interne Einführung einer Qualitätssicherung für Böden kann Terminprobleme, das Warten auf die Analyse des Bodens durch externe Berater, das Warten während der Analyse und das Warten auf die Einreichung zusätzlicher Berichte vermeiden. Und natürlich kann das Warten auf den Boden viele andere Bauarbeiten verhindern.
Ein eigener Qualitätssicherungsprozess kann Ihnen diesen Aufwand ersparen. Bei Bedarf scannen Sie den Boden in wenigen Minuten. Sie wissen, wann die Prüfung erfolgt und wann Sie den ASTM E1155-Bericht erhalten (etwa eine Minute später). Wenn Sie diesen Prozess selbst in die Hand nehmen, anstatt sich auf externe Berater zu verlassen, haben Sie Ihre Zeit im Griff.
Die Verwendung eines Lasers zum Scannen der Ebenheit und Ebenheit von neuem Beton ist ein einfacher und unkomplizierter Arbeitsablauf.
2. Installieren Sie den Scanner in der Nähe der neu platzierten Schicht und scannen Sie. Dieser Schritt erfordert normalerweise nur eine Platzierung. Bei einer typischen Schichtgröße dauert der Scan in der Regel 3-5 Minuten.
4. Laden Sie die „Heatmap“-Anzeige der Bodendaten, um Bereiche zu identifizieren, die außerhalb der Spezifikation liegen und nivelliert oder eingeebnet werden müssen.
Veröffentlichungszeit: 29. August 2021