AT355979B - Verfahren zur verbesserung von moerteln, kitten und beschichtungen mit zementbindern - Google Patents

Description

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   Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Verbesserung aller Eigenschaften von Mörteln, Kitten und Beschichtungen auf Zementbasis durch Verwendung von Epoxydharzdispersionen in Kombination mit einem Spezialzement, welcher die Verbindung   12Ca0.     7Ah 03   enthält, als Bindung. 



   Seit Jahrzehnten verwendet man Kunstharzdispersionen, vorzugsweise Dispersionen des Polyvinylacetats, Polyvinylpropionats, Polymethylmethacrylats und Kautschuks als Zusatz zu Massen mit Portlandzement als Binder. Durch den Zusatz der genannten Dispersionen war es möglich, auf Altbeton Ausbesserungen mit relativ plastischen Mörteln oder auch Beschichtungen erfolgreich aufzubringen. Die Wirkung dieser Zusätze ist mehrfach. Wohl der wichtigste Effekt ist der Abbau der Spannungen, welche bei den plastischen Massen während des Erhärtens infolge Wasserabganges durch Verdunsten entstehen. Die Dispersionen wirken hiebei sozusagen als innerer Weichmacher. 



  Dadurch wird vermieden, dass zwischen der Unterlage (hauptsächlich Altbeton) und der erhärteten aufgebrachten Masse Scherspannungen entstehen, welche unweigerlich zu einer Trennung führen. 



   Weiters verbessert das als Dispersion zugesetzte Kunstharz die Haftung an der Berührungsfläche zwischen Altbeton und neuer Masse, aber auch die Haftung der Zuschlagkörner im Zementstein. 



  Infolgedessen wird der Verbund der alten und der neuen Masse noch besser, durch das stärkere Einbinden der Zuschlagkörner nimmt aber auch die Abriebfestigkeit beträchtlich zu. 



   Der Zusatz von Kunstharzdispersionen hat auch zur Folge, dass die Zähigkeit des Mörtels bzw. Betons erhöht wird, was besonders deutlich durch die Zunahme der Biegezugfestigkeit zum Ausdruck kommt. Das bei den Betonen so ungünstige Verhältnis zwischen Druck- und Biegezugfestigkeit wird wesentlich verbessert. 



   Neben den hier geschilderten Vorteilen bringt der Zusatz der genannten Dispersionen leider auch einige Nachteile. Die aufgezählten Dispersionen bilden zwar nach Trocknen sehr zähe zusammenhängende Filme, wenn aber diese Filme einige Zeit der Feuchtigkeit ausgesetzt werden, quellen sie auf und werden sehr weich. Nach neuerlicher Trocknung allerdings werden sie wieder fest. Dieser Umstand bewirkt, dass die durch den Zusatz von Dispersionen erzielte Verbesserung der Festigkeit und Abriebfestigkeit im feuchten Zustand verloren geht und die Kennzahlen des feuchten Betons mit den genannten Zusätzen wesentlich schlechter als ohne diese Zusätze sind. 



   Weiters bedeutet der Zusatz der genannten Dispersionen unweigerlich einen Eingriff in den Hydratationsmechanismus des Portlandzements. Durch die Anlagerung der Makromoleküle kommt es zu einer Blockierung der Zementoberfläche, und es können sogar andere Hydratationsprodukte entstehen. 



   Es muss auch noch berücksichtigt werden, dass es sich bei den genannten dispergierten Kunstharzen um Ester handelt, welche im Verlauf der Zeit durch die Alkalität des Zements verseift werden. Dieser Prozess wurde in der Praxis wiederholt beobachtet und ist beispielsweise bei den Vinylestern intensiver als bei den Acrylaten. 



   Erfindungsgemäss ist es gelungen, die oben beschriebenen Vorteile der Kunstharzdispersionen zu erzielen, ohne dass dabei die aufgezeigten Nachteile eintreten. 



   Es ist weiterhin bereits bekannt, Epoxyharze sowohl in Form der einzelnen Komponenten als auch als solche bzw. als Dispersion hydraulisch abbindenden Massen zuzusetzen. In keinem der bekannten Vorschläge wird jedoch der neue Spezialzement RSC, welcher bekanntlich aus PZKlinker, einem speziellen Calciumaluminat   (HCaO. lVAlzOs. CaE ;)   und   CaSO-II   (Anhydrit) besteht, erwähnt. In der Erfindung wurde nun festgestellt und bewiesen, dass nur dieser Spezialzement mit Epoxydharz-Dispersionen eine Bindung mit durchwegs günstigen Eigenschaften liefert. Weitere eigene Versuche mit Weisszement, Gips und Tonerdeschmelzzement haben gezeigt, dass hier noch schlechtere Ergebnisse als mit normalem PZ erhalten werden.

   Demnach stellt die neue Lehre, RSC in Kombination mit Epoxydharz-Dispersionen zu verwenden, einen deutlichen Fortschritt gegenüber dem Stand der Technik dar. 



   Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahren zur Herstellung von hydraulisch gebundenen Massen mit verbesserten Eigenschaften, wie Biegezugfestigkeit, Abriebfestigkeit, chemische Beständigkeit, Wasserundurchlässigkeit und Haftfestigkeit, unter Zusatz von Epoxydharz-Dispersionen, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass schnellbindendem Zement, bestehend aus Portlandzementklinker (Mischung aus Tricalciumsilikat, Dicalciumsilikat, Tricalciumaluminat und Tetracalciumaluminiumferrit), Calciumhalogenaluminaten   (llCaO. 7Al2 03. Ca ) und Calciumsulfatanhydrit Il   was- 

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 serfrei (RSC), vorzugsweise mit dem Anmachwasser, ein wasserbeständiges Epoxydharz in einer
Menge von 2 bis 30, vorzugsweise 5 bis 20%-Masse, bezogen auf die Zementmasse, zugesetzt und die erhaltene Mischung gegebenenfalls mit Zuschlagstoffen kombiniert wird. 



   Es ist in der letzten Zeit gelungen, aus Epoxydharzen durch die Wahl geeigneter Komponenten s stabile wässerige Dispersionen herzustellen. 



   Die Dispersionen werden, wie dies bei Epoxydharzen üblich ist, durch das Mischen von zwei
Komponenten hergestellt und anschliessend sofort mit der entsprechenden Wassermenge dispergiert. 



   Es kann aber auch die Harzkomponente mit Wasser emulgiert und dann die Härtekomponente zuge- 
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 ist ohne weiteres möglich, aber nicht notwendig. Auch die Zugabe von nicht reaktiven Verdünnern und Streckungsmitteln, wie z. B. Phthalatweichmachern, kann durchgeführt werden. i Geeignete Härterkomponenten sind z. B. Addukthärter auf Polyaminoamid- oder Polyaminoimid- azolinbasis, wie etwa in der AT-PS Nr. 243517 beschrieben. 



   Die Zugabe von Lösungsmittelgemischen aus aromatischen Kohlenwasserstoffen, Alkohol und Glykoläthern ist vorteilhaft, da sie bewirkt, dass die Emulsion aus Harz und Härter leichter herge- stellt werden kann. 



    I   Beide Komponenten können so abgestimmt werden, dass sie im Verhältnis 1 : 1 zu mischen sind. 



  Nach der Emulgierung des Wassers sind sie bei Zimmertemperatur etwa 2 h verarbeitbar. Man kann 50%ige Dispersionen mischen ; 33% ige Dispersionen haben das günstigste Verhältnis Viskosität/Kunst-   harzgehalt.   



   Erfindungsgemäss können diese Dispersionen mit dem Anmachwasser in die Massen eingebracht   ! werden.   Sie wirken in diesen analog den Dispersionen der Vinylacrylat- und Kautschukdispersionen, kondensieren jedoch in der Masse (nach etwa 7 Tagen), so dass sie beim Nasswerden nicht mehr quellen können. Ausserdem ist Epoxydharz sehr beständig gegen die Alkalität des Zementes. 



   Erfindungsgemäss wurde jedoch festgestellt, dass trotz dieser erwartenden Vorteile bei Massen mit Portlandzementbindung keine Verbesserung, ja sogar eine Verschlechterung nach Zusatz der Epoxydharzdispersion erfolgt. Dies ist aus der Tabelle klar ersichtlich. Es zeigte sich, dass beim Zusatz der Epoxydharzdispersion zum Anmachwasser   ein"Bluten"der   Mischung stattfand, offensichtlich durch das Brechen der Dispersion infolge der Alkalität des Portlandzementes. 



   Es zeigt sich auch, dass weder im trockenen noch im nassen Zustand eine Verbesserung im Vergleich zur Masse ohne Zusatz, sowie mit Zusatz von Polyvinylacetatdispersion eingetreten ist. 



   Erfindungsgemäss ist es doch gelungen, hydraulisch gebundene Massen mit Zusatz der Epoxydharzdispersion herzustellen, welche die erwarteten Verbesserungen im trockenen und im feuchten Zustand haben. 



   Es wurde festgestellt, dass ein neuer Zement, welcher unter dem Namen "Regulated - Set Cement" (kurz auch als RSC bezeichnet) vorzüglich mit der Epoxydharzdispersion verträglich ist, auch in ihrer Anwesenheit normal erhärtet und im trockenen wie im feuchten Zustand mit und ohne Epoxydharzdispersion etwa die gleichen Festigkeiten liefert. 



   Bei dem genannten RSC handelt es sich um einen Zement, welcher z. B. in folgenden Veröffentlichungen beschrieben ist : DE-AS 1929648,2165434, 2163604,2163616, AT-PS Nr. 324197, 324198, 323041 und 334814. Das wesentliche Merkmal des RSC ist das Vorliegen eines Calciumhalogenaluminats der Formel llCa0. 7Al2 Q3. CaX2 und   CaSO-Anhydrit   neben dem normalen Portlandzementklinker. DER RSC hat im Frühstadium ein völlig neues Abbindeverhalten, aus den genannten Komponenten entsteht sehr schnell Ettringit (3CaO. Al203. 3CaSO. 32H2 0) in Lösung. Dies bewirkt eine stark ausgeprägte Frühhochfestigkeit und ein sehr rasches Erstarren (nach 15 bis 20 min) dieses Zementes. Das Erstarren und Abbinden kann durch geeignete Zusätze, wie Aluminiumsulfat.   Ca (OH),   Al-Nitrat, Na-Aluminat, noch beschleunigt werden.

   Die Endfestigkeiten des RSC entsprechen etwa jener des Portlandzementes. Der RSC zeichnet sich durch eine erhöhte Sulfatbeständigkeit sowie 

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 höhere Wasserundurchlässigkeit aus und zeigt auch geringeren Schwund. 



   Reiner RSC, angesetzt mit 5-, 10- und 20%iger Epoxydharzdispersion, zeigt jeweils praktisch das gleiche Abbindeverhalten. Er bindet auch angesetzt mit einer 50%igen Epoxydharzdispersion ab, wenn auch hier der Abbindebeginn erst nach 45 min erfolgt. Setzt man dagegen RSC mit einer konzentrierten Polyvinylacetatdispersion an, so bindet er überhaupt nicht ab. 



   Der erfindungsgemässe Vorteil des Einsatzes der Kombination Epoxydharzdispersion + RSC gegenüber der Kombination RSC + Polyvinylacetdispersion ist aus der Tabelle klar ersichtlich. 



  Bei der Herstellung der Probenkörper dieser Tabelle wurde die Normenmischung (2   Gew.-Teile   grober Normensand + 1   Gew.-Teil   Normensand + 1   Gew.-Teil   Zement) mit reinem Wasser oder mit Mischungen Wasser + Dispersion auf die gleiche Konsistenz angesetzt. Beim Portlandzement wurde mit einem Wasser/Zement-Faktor von 0, 55, beim RSC (welcher einen höheren Wasserbedarf hat) mit W/Z 0, 6 gearbeitet. Nach 18 h wurden die Normenprismen entformt. Ein Teil der Proben lagerte bei   200C   an Luft, ein zweiter Teil erhärtete unter Wasser. Nach drei Tagen Luftlagerung, sowie nach 7 Tagen Lagerung an Luft und unter Wasser wurden die Biegezugfestigkeit und Druckfestigkeit nach der Norm ermittelt. Alle Werte sind in der Tabelle zusammengestellt. 



   Bei den Proben mit beiden Zementen wurden folgende Kunstharze zugesetzt (bezogen jeweils auf das Zementgewicht) : 10% einer 50%igen Polyvinylacetatdispersion (Mowilith) entsprechend also einem Zusatz von 5% Kunstharz, 5% Epoxydharz als Dispersion, 20% Epoxydharz als Dispersion (in diesem Fall wurde die Trockenmischung mit einer 33%igen Epoxydharzdispersion angesetzt). 



   Aus der Tabelle sieht man sehr klar (aus der Festigkeit nach 3 Tagen), dass das Polyvinylacetat das Abbinden und das Erhärten stark verzögert. 



   Beim Portlandzement zeigte es sich, dass der Zusatz der Epoxydharzdispersion die Biegezugfestigkeit nicht verschlechtert, fallweise sogar verbessert, dass jedoch die Druckfestigkeit bei allen Erhärtungsbedingungen deutlich schlechter ist. 



   Es zeigt sich weiter sehr deutlich, dass sowohl bei RSC aber auch beim Portlandzement die gute Biegezugfestigkeit der Proben mit Polyvinylacetat nach Wasserlagerung sehr stark abfällt, aber auch die Druckfestigkeit der genannten Proben fast auf die Hälfte jener der Proben ohne Zusatz abnimmt. 



   Beim RSC bewirkt der Zusatz an Epoxydharzdispersion eine Verbesserung der Biegezugfestigkeit bei Erhärtung an Luft, bei etwa gleicher Druckfestigkeit. Bei Wasserlagerung nehmen diese Festigkeiten nur unwesentlich ab. Somit ist die erfindungsgemässe Verträglichkeit der Epoxydharzdispersion mit dem RSC bewiesen. 



   Erfindungsgemäss können die Kombinationen des RSC mit Epoxydharzdispersion in vielfacher Art eingesetzt werden. Man kann analog den oben genannten Polyvinylacetatemulsionen die Epoxydharzdispersionen für die Verbesserung der Haftung von dünneren Flick- und Beschichtungsmassen auf Altbeton einsetzen. Verwendet man sehr harte Zuschlagstoffe (wie Korund), kann man beispielsweise Flickmassen zur Ausbesserung von Strassenschäden bekommen, welche den derzeit verwendeten überlegen sind. 



   Setzt man konzentriertere Epoxydharzdispersionen feinkörnigen Massen mit feinen Zuschlagstoffen zu, so erhält man erfindungsgemäss wasserbeständige Kitte mit guter Haftfestigkeit sowohl auf saugenden als auch auf nichtsaugenden Körpern. Erfindungsgemäss kann man so dauerhaft Mörtel und Kitte für das Verlegen von Fliesen und Mosaiksteinchen in Schwimmbecken und Bädern erhalten. Im Gegensatz zu den bisher zu diesen Zwecken eingesetzten Werkstoffen haben die erfindungsgemässen Massen eine wesentlich längere Lebensdauer auch bei dauernder Beanspruchung unter Wasser. 



   Erfindungsgemäss kann man durch Kombination konzentrierter Epoxydharzdispersionen mit Mischungen mit hohen RSC-Anteilen und feinem Sand plastische Massen erhalten, welche sich vorzüglich für das Abdichten von Beton oder Mauerrändern gegen das Durchsickern von Wasser eignen. Diese Massen können auch auf feuchten Grund aufgebracht werden und man kann sie so einstellen, dass sie rasch (nach 20 bis 60 min) ansteifen. 



   Erfindungsgemäss kann man aber auch das oben beschriebene wasserverträgliche Epoxydharz nach dem Mischen beider Komponenten mit RSC füllen. Darum ist es möglich, die Viskosität mit einem aktiven Zusatz zu erhöhen, so dass man an vertikalen Wänden grössere Schicktdicken erzielen 

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 kann. Der RSC im Harz reagiert mit dem Wasser, welches bei der Kondensation entsteht, sowie mit der eindiffundierten Feuchtigkeit und es entsteht mit der Zeit ein Zementgerüst im Kunstharz. 



  Dadurch wird die Dauerhaftigkeit des Systems erhöht, aber auch jegliche Schwindung, welche beim Erhärten des Epoxydharzes stattfindet, vermieden, was sich gleichfalls auf die Qualität einer Sperrschicht günstig auswirkt. 



   Beispiele 1 und 2 : 3   Gew.-Teile   grober Sand (bis 5 mm) werden mit 1   Gew.-Teil   feinem Sand und 1 Gew.-Teil RSC trocken gemischt. Diese Mischung wird dann mit etwa 0, 5 Teilen einer 20%igen 
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 hältnis 1 : 1) und anschliessendem Aufschlämmen im Wasser, angesetzt. Man erhält einen Beton für Bodenbelag im Freien, in welchem der Anteil des Epoxydharzes 10   Gew.-%   des RSC beträgt. Die Betonmischung erhärtet nach etwa 1 h und hat folgende Festigkeiten (bei Lagerung unter Wasser) : 
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<tb> 
<tb> Nach <SEP> Tagen <SEP> Biegezugfestigkeit <SEP> Druckfestigkeit
<tb> N/mm2 <SEP> N/mm2 <SEP> 
<tb> 3 <SEP> 3, <SEP> 14 <SEP> 18, <SEP> 64 <SEP> 
<tb> 7 <SEP> 5, <SEP> 98 <SEP> 23, <SEP> 54 <SEP> 
<tb> 28
<tb> 6,67 <SEP> 27,47
<tb> 
 
Dieser Bodenbelag hat auch im Freien eine vorzügliche Abriebfestigkeit. 



   Beispiel   2 : 1 Gew. -Teil   RSC wird mit 2   Gew.-Teilen   feinem Quarzsand trocken gemischt und mit   0, 75 Gew.-Teilen   einer 33%igen Epoxydharz-Dispersion, hergestellt wie in Beispiel   1,   zu einem flüssigen Mörtel angesetzt. Während die Dispersion eine Topfzeit von etwa 3 h hat, beginnt der Mörtel nach 40 min anzuziehen. In diesem Mörtel beträgt der Harzgehalt 25   Gew.-%   des RSC. Dieser Mörtel eignet sich vorzüglich für das Verlegen von keramischen Fliesen in Schwimmbecken. Die Haftfestigkeit und die Wasserbeständigkeit dieses Kittes sind vorzüglich. 



   Tabelle 
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<tb> 
<tb> 0 <SEP> 5% <SEP> Poly- <SEP> 5% <SEP> Epoxyd- <SEP> 20% <SEP> Epoxyd- <SEP> 
<tb> Zusatz <SEP> : <SEP> vinylacetat <SEP> harz <SEP> harz
<tb> Zement <SEP> : <SEP> PZ <SEP> RSC <SEP> PZ <SEP> RSC <SEP> PZ <SEP> RSC <SEP> PZ <SEP> RSC
<tb> Erhärtungsbedingungen <SEP> :

   <SEP> 
<tb> 3 <SEP> Tage, <SEP> Luft
<tb> Biegezugfestigkei <SEP> t <SEP> Nimm'4, <SEP> 22 <SEP> 2, <SEP> 94 <SEP> 3, <SEP> 43 <SEP> 2, <SEP> 26 <SEP> 4, <SEP> 9 <SEP> 3, <SEP> 34 <SEP> 4, <SEP> 22 <SEP> 3, <SEP> 24 <SEP> 
<tb> Oruckfestigkei <SEP> t <SEP> Nimm'19, <SEP> 62 <SEP> 20, <SEP> 60 <SEP> 16, <SEP> 19 <SEP> B, <SEP> B3 <SEP> 15, <SEP> 21 <SEP> 20, <SEP> 11 <SEP> 13, <SEP> 73 <SEP> 19, <SEP> 62 <SEP> 
<tb> 7 <SEP> Tage, <SEP> Luft
<tb> Biegezugfestigkeit <SEP> N/mm'4, <SEP> 71 <SEP> 5, <SEP> 89 <SEP> 7,55 <SEP> 6, <SEP> 87 <SEP> 6, <SEP> 38 <SEP> 6, <SEP> 47 <SEP> 6, <SEP> 47 <SEP> 5,98
<tb> Oruckfestigkei <SEP> t <SEP> Nimm'23, <SEP> 54 <SEP> 29, <SEP> 92 <SEP> 22, <SEP> 56 <SEP> 21,58 <SEP> 20, <SEP> 60 <SEP> 29, <SEP> 43 <SEP> 21,09 <SEP> 26, <SEP> 49
<tb> 7 <SEP> Tage, <SEP> Wasser
<tb> Biegezugfestigkeit <SEP> N/mm2 <SEP> 5,89 <SEP> 6,18 <SEP> 5,30 <SEP> 3,92 <SEP> 5,

  59 <SEP> 5,69 <SEP> 5,30 <SEP> 5,20
<tb> Druckfestigkeit <SEP> N/mm'32, <SEP> 86 <SEP> 27, <SEP> 47 <SEP> 22, <SEP> 07 <SEP> 14,72 <SEP> 25, <SEP> 51 <SEP> 25, <SEP> 51 <SEP> 22, <SEP> 56 <SEP> 23, <SEP> 54 <SEP> 
<tb> 

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE : 1. Verfahren zur Herstellung von hydraulisch gebundenen Massen mit verbesserten Eigenschaften, wie Biegezugfestigkeit, Abriebfestigkeit, chemische Beständigkeit, Wasserundurchlässigkeit und Haftfestigkeit, unter Zusatz von Epoxydharz-Dispersionen, dadurch gekennzeichnet, dass schnellbindendem Zement, bestehend aus Portlandzementklinker (Mischung aus Tricalciumsilikat, Dicalciumsilikat, Tricalciumaluminat und Tetracalciumaluminiumferrit), Calciumhalogenaluminaten (llCaO. 7Al2 0 3.

   CaX2) und Calciumsulfatanhydrit 11 wasserfrei (RSC), vorzugsweise mit dem Anmachwasser, ein wasserbeständiges Epoxydharz in einer Menge von 2 bis 30, vorzugsweise 5 bis 20 %-Masse, bezogen auf die Zementmasse, zugesetzt und die erhaltene Mischung gegebenenfalls mit Zuschlagstoffen kombiniert wird.

   2. Verfahren nach Anspruch 1 zur Herstellung von Massen, die sich insbesondere als Ausbesserungen und dünne Beschichtungen auf Altbeton eignen, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis des schnellhärtenden Zements zu den Zuschlagstoffen 1 : 8, vorzugsweise 3 : 5, beträgt und 3 bis 6 %-Masse Epoxydharz (bezogen auf die Zementmasse), dispergiert im Anmachwasser, zugesetzt werden.

   3. Verfahren nach Anspruch 1 zur Herstellung von Massen, die sich insbesondere als Kittund Spachtelmassen auch zur Verwendung unter Wasser eignen, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis Zement zu feinem Zuschlagstoff von l : l bis 1: 5, vorzugsweise 1:2 bis 1 : 4, beträgt und 3 bis 20, vorzugsweise 5 bis 10 %-Masse Epoxydharz (bezogen auf die Zementmasse) zugesetzt werden.

   4. Verfahren nach Anspruch 1 zur Herstellung von Massen, die sich insbesondere zur Herstellung von wassersperrenden Dichtungen bei Beton, sowie zur Herstellung von dauerhaftenden Kitten eignen, dadurch gekennzeichnet, dass reiner schnellbindender Zement mit einer höherprozentigen Epoxydharzdispersion angesetzt wird, so dass der Anteil des Epoxydharzes 5 bis 30, vorzugsweise 10 bis 20 %-Masse, bezogen auf die Zementmasse, beträgt.

   5. Verfahren nach Anspruch 1 zur Herstellung von Massen, die sich insbesondere zur Herstellung dichter wassersperrender Beschichtungen auf Beton und anderem Mauerwerk eignen, dadurch gekennzeichnet, dass die flüssige Reaktionsmischung des wasserbeständigen Epoxydharzes ohne Wasserzusatz mit dem schnellbindenden Zement (RSC) gemischt und auf die gewünschte Bildsamkeit eingestellt wird.