Verfahren zur Herstellung eines Baumaterials, das nach dem Verfahren hergestellte
Baumaterial und seine Verwendung
Es ist bekannt Baumaterialien herzustellen, indem man anorganische und organische Stoffe den verschiedensten) synthetischen oder natürlichen plastischen Massen einverleibt und dies um diese plastischen Massen zu strecken, ihr Gewicht zu erhöhen ohne die physikalischen und chemischen Eigenschafben dieser plastischen Massen wesentlich zu beeins trächtigen.
Der Mengenanteil dieser Zusätze wird daher möglichst niedrig gehalten, die b, eigemischten anorganischen oder organisachenStoffe schwimmen in der plastischen Masse ; die physikalischen und chemi- schen Eigenschaften der so gemischten Materialien entsprechen im wesentlichen denjenigen der ange- wandten plastischen Massen, wie dies z. B. auch beim Gussasphalt der Fall ist.
Gegenstand vorliegender Erfindung ist ein Verfiahren zur Herstellung eines Blaumaterials, welches durch Polymenisationldes Bindemittels unter geringer Volumenschrumpfung in harte und widerstandsfähige Gebilde übergeführt werden kann, dadruch gekenn zeichmet, dass ein anorganisches Material, dessen feine Bestandteile mit der korngrösse von 0, 0, 075 mm 30 Gewichtprozent des Gemisches nicht übersteigen und dessen grobe Bestandteile nach den bekannten Normen, des Komaufbaues für Beton, Zement und Mörtel zusammengestellt sind, mit einer 25 Gewichtsprozent des anorganischen Materials nicht übersteigenden Menge eines unter 20 C umd bei gewöhnlichem Druck polymerisierbaren Binde- mittels,
bestehend aus einem Gemisch von mindestens Polyester und'Styrol, gemischt wird.
Ein anderer Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung, des nach diesem Verfahren hergestellten Baumaterials als Mörtel und als Beton.
Als anorganisches Material sind im S, inne des Verfahrens Stoffe mit stabiler Struktur geeignet, z. B.
Korund, Schamotte, Quarz, Quarzit, Basalt, Porphyr, Sand und Kies in rohem oder gebrochenen Zustande, Glas in Körnern oder Pulver, Steinpulver, Metallstücke. Die Kornzusammenaetzung des anorgani- schen Materials erfolgt gemäss den Nonnen der kontinuierlichen Granulometrie, z. B. wie sie von Ful- ler , S. I. A., EMPA und anderen aufgestellt worden sind (vgl. Norme Technique S. I. A. No. 162 (1956) art. 5). Je nach der Zusammensetzung des anorgani- schen Materials und der Bestimmung des herzustel- lenden Baumaterials kann der Gehalt der feinen Anteile unter 0,075 mm (z.
B. Steinpulver) zwischen 0 O/o und 30"/o des fertigen Gemisches wechseln.
Als Bindemittel können Polyester und Styrol verwedet werden, welche bei einer Temperatur unter 20 C und unter gewöhnlichem Druck polymerisier- bar sind. Dabei können zur Beschleunigung der Polymerisation Zusätze von z. B. Benzoylsuperoxyd, Me thyl-äthylketon-superoxyd und organischen Basen Z. B. Dimethylanilin, gemacht werden oder auch elektrische Energie, z. B. Hitze, Strahlen, angewandt wer,d, en.
Das Gemisch von Polyester und Styrol wird vorteilhaft in einer Menge angewandt, welche mindlestens ausreicht, um die Qberfläche der einzelnen Körper des anorganischen Materials zu bedecken, aber die Menge nicht überschreitet, welche erforder- lich ist, den zwischen den einzelnen Körnern, des an organischenMaterialsverbleibendenZwiscbenraum auszufüllen. Es ist bekarnnt, dass, selbst bei den feins sten Betons und Mörtel. diese Menge 25 Gewichtsprozente der anorganischen Materialien nicht überschreitet.
Nach beispielsweisem Einbringen des Mischgutes in eine Form kann die Polymerisation dies Bindemit- tels vorgenommen werden. Die Polymerisation des Gemisches, welches zweckmässig die Konsistenz eines femkörnigen, bituminösen Kaltmischgutes aufweist, erfolgt auf Grund eines chemischen. Prozesses, der normalerweise nach 12 bis 24 Stundent beendigt ist. Naturgemäss erfolgt keine Erhärtung durch Ver dunsten, mit entsprechender Krustenbildung ; lange Trocknungszeiten bei dicken Schichten können ver mieden wenden.
Ein besonderesMerkmaldeserfindungsgemässen Baumaterials ist seine : Eigenschaft, unter geringer Volumenschrumpfung in harte und widerstandsfähige Gebilde iibergefut werden zu können. Dieses geringe Schwinden und die normalerweise hohe Haftund Zugfestigkeit dieses Baumater) ials machen es überflüssig z. B. beim Aufbringen von Belägen, Dila- tationsfugen anzubringen, wenn die Unterschicht keine solchen aufweist ; diese Eigenschaften sind bei den Styrol enthaltenden Mischungen besonders deutlich.
Selbst dünne Schichten aus diesem Baumaterial sind im allgemeinen wasserundurchlässig ; sie körmen aber auch druch Wahl des Komaufbaues ! und) des Bindemittelgehaltes durchlässig gestaltet werden.
Das erfindungsgemässe Baumaterial besitzt nor- malerweise nach der Polymerisation eine überra schende Haftfestigkeit auf Glas, Porzellan, Holz, Eternit, Eisen, Mörtel und Beton ; es ist im allgemeinen gegenüber chomischen Agenzien, z. B. Salzsäjure, Essigsäure, Milchsäure, Natron-und Kalilauge be- ständig und gegen Benzin und organische Lösungsmittel mit Ausnahme von Aceton und Methyläthyl- keton unempfindlich.
Das erfindungsgemässe Baumaterial ist nach der Polymerisation auch weitgehend hitzebeständig und erweicht normalerweise erst bei einer Temperatur über 200 C ; ferner ist es gut feuerbeständig ; nur nach langem Inderflammehalten brennt es langsam an der Oberfläche. und verkohlt im Innern ohne ganz zu zerfallen.
Nachstehende Tabelle zeigt die physikalischen und chemischen Eigenschaften, welche das erfimdungsgemässe Baumaterial nach der Polymerisation des Bindemittels normalerweise aufweist, sowie vergleichsweise die Eigenschaften von bisher bekannt gewordenen, ähnlichen Basumaterialien (Bidemittel : Zement, Bitumen/Teer).
Die erfindugsgemässen Baumaterialien können mit löslichen oder unlöslichen Farbstoffen gefärbt werden.
MÖRTEL Körnung 0-6 mm BETON Körnung 0-30 mm Bindemittel Zement Bittumen, Teer Erfindungsgemässes Zenent Bittument, Teer Erfindungsgemässes Bindemittel Bindemtrtel
EMI3.1
Druckfestigkeiten <SEP> : <SEP> kg/cm2 <SEP> 300-900 <SEP> 10-80 <SEP> 1500-2000 <SEP> 300-600 <SEP> 20-100 <SEP> 1500-2000
<tb> Biegazugfestigkeiten <SEP> : <SEP> kg/cm2 <SEP> 40-80-200-500 <SEP> 50-100-300-500
<tb> Elastizität <SEP> : <SEP> starrkeine-leichteelastisch <SEP> starr <SEP> keine-leichte <SEP> elastisch
<tb> Plastizität <SEP> :
<SEP> keine <SEP> stark <SEP> plastisch <SEP> je <SEP> nach <SEP> Harz <SEP> keine <SEP> stark <SEP> plastisch <SEP> je <SEP> nach <SEP> Harz
<tb> keino-starkkeine-stark
<tb> Haftfestigkeit <SEP> auf <SEP> Betonschlechtgenügendsehr <SEP> gut <SEP> schlecht <SEP> genügend <SEP> sehr <SEP> gut
<tb> Metallschwachgenügendsehr <SEP> gut <SEP> schwach <SEP> genügend <SEP> sehr <SEP> gut
<tb> Glaskeinegenügendsehr <SEP> gut <SEP> keine <SEP> genügend <SEP> sehr <SEP> gut
<tb> Holzkeinegenügendsehr <SEP> gut <SEP> keine <SEP> genügend <SEP> sehr <SEP> gut
<tb> Kunstharz <SEP> Mischgut <SEP> keine <SEP> geniigend <SEP> sehr <SEP> gut <SEP> keine <SEP> genügend <SEP> sehr <SEP> gut
<tb> Thermische <SEP> Resistenz <SEP> bis <SEP> 104 <SEP> sehr <SEP> gut <SEP> ungeniigend-sehr <SEP> gut <SEP> dito <SEP> dito <SEP> dito
<tb> e <SEP> genügend
<tb> c <SEP> 200 <SEP> gut <SEP> keine
<SEP> genügend
<tb> Q <SEP> 400 <SEP> ungenügend <SEP> keine <SEP> keino
<tb> 4Chemische <SEP> Resistenz <SEP> Säuren <SEP> schlecht <SEP> geniigend <SEP> sehr <SEP> gut
<tb> Laugen <SEP> genügend <SEP> gut <SEP> sehrgut
<tb> ,Lösungsmittelungenügendkeinesehr <SEP> gut
<tb> N <SEP> ble <SEP> ungenügend <SEP> schlecht <SEP> sehr <SEP> gut
<tb> i <SEP> Wasser <SEP> sehr <SEP> gut <SEP> gut <SEP> sehr <SEP> gut <SEP> p
<tb> W <SEP> Witterungsbeständig <SEP> : <SEP> genügend-gut <SEP> gut-sehr <SEP> gut <SEP> gut-sehr <SEP> gut <SEP> t
<tb> °3 <SEP> Wasserabstossend <SEP> : <SEP> nicht <SEP> gut <SEP> sehr <SEP> gut <SEP> 3
<tb> Wasserundurchiässigkeit <SEP> :
<SEP> ungeniigend-gut-sehr <SEP> gut <SEP> sehr <SEP> gut <SEP> ungeniigend <SEP> geniigend-gut <SEP> gut-sehr <SEP> P <SEP> ?
<tb> genagendd
<tb> Isolation <SEP> Schall <SEP> ungenügend <SEP> gut <SEP> gut <SEP> dito <SEP> dito <SEP> ; <SEP> g
<tb> g <SEP> Wärmeungenügendgutgut <SEP> dito <SEP> dito <SEP>
<tb> ç <SEP> Abriebfestigkeit <SEP> : <SEP> gut <SEP> genügend <SEP> sehr <SEP> gut <SEP> gut <SEP> genügend <SEP> sehr <SEP> gut
<tb> S <SEP> Bindemittelgehalt <SEP> mkg/m300-90070-25080-500 <SEP> 250-450 <SEP> 70-150 <SEP> 45-250 <SEP> ,
<tb> µ <SEP> in'V. <SEP> 3-114-25 <SEP> 3-7 <SEP> g
<tb> 3 <SEP> Erforderliche <SEP> Mischmaschine <SEP> : <SEP> Freifallmischer <SEP> Zwangsmischer <SEP> Zwangsmischer <SEP> dito <SEP> dito <SEP> pq
<tb> o <SEP> evtl. <SEP> Freifallm. <SEP> II
<tb> c <SEP> liärben <SEP> des <SEP> Mischgutes <SEP> :
<SEP> einige <SEP> Farben <SEP> nicht <SEP> zu <SEP> färben <SEP> alle <SEP> Farben <SEP> dito <SEP> dito <SEP> dito <SEP> =
<tb> moglich <SEP> (normalerweise) <SEP> leicht <SEP> möglich
<tb> Konsistenz <SEP> des <SEP> Bindemittels <SEP> 16 <SEP> Pulver <SEP> dickflüssig-fest <SEP> diinnfliissig-dito <SEP> dito <SEP> dito
<tb> dickflüssig
<tb> Viskosität <SEP> des <SEP> Bindemittels <SEP> 16 -dickflüssig-festdünnflüssig-dito <SEP> dito <SEP> dito
<tb> dickflüssig
<tb> Farbe <SEP> des <SEP> Bindemittels <SEP> grau <SEP> schwarz <SEP> transparent <SEP> dito <SEP> dito <SEP> dito
<tb> Abbindezeit <SEP> bis <SEP> Hartwerden
<tb> (begehbar)
<SEP> 24 <SEP> 18 <SEP> Stunden <SEP> 13 <SEP> Stunden <SEP> t/4-5 <SEP> Stunden <SEP> dito <SEP> dito <SEP> dito
<tb> Abbindezeit <SEP> bis <SEP> Vollgebrauch <SEP> 8-30 <SEP> Tage <SEP> 5100 <SEP> Stunden <SEP> 10-20 <SEP> Stunden <SEP> dito <SEP> dito <SEP> dito
<tb>
Nachstehende Beispiele erläutern das Verfahren zur Herstellung des neuen Baumaterials.
Beispiel 1
14 Gewichtsteile ungesättigtes Polyesterharz
1 Gewichtsteil monomeres Styrol 0, 7 Gewichtsteile Benzoylperoxyd
0,8 Gswichtsteile Dimsthylanilin, welches zu 10
Gewichtsprozent in Styrol gelost angewandt wird
1,5 Gewichtsteile Farbstoff werden in einem Zwangsmischer gut miteinander vermischt und darauf die nachstehenden anorgani schen Bestandteile einzeln oder bereits gemischt hin- zugegeben :
45 Gewichtsteile Rauchquarz, Korngrösso 0-2 mm
28 Gewichtsteile Quarzit, Korngrösse 0-1 mm
9 Geweichtsteile Quarzpulver,
Korngrösse 0-0, 075 mm
Sobald die MischunO homogen ist, kann sie als Mörtel verwendet werden und zwar in folgender Art :
Die Mischung wird in dünner Schicht (z. B.
2-5 mm) auf eine vorbereitete oder nicht vorberei- tete Unterlage aufgetragen. Im Handeinbau wird sie zunächst mit der Mauerkelle auf iden normal gerei- nigten Unterbau (z. B. Betonfläche, Klinkerboden, Holzbo ; den) verteilt und dann, mittels eines Rohres oder Rundeisens ( Anticordal ) von 2-3 cm Durchmesser unter ständigem Hin-und Herschieben auf Latten von 2-5 mm Dicke abgezogen. Mit eini ger Erfahrung kann ein Spezialarbeiter sie direkt mit der Kelle in der notwendigen Dicke auftragern, ohne sie auf Latten abzuziehen. Die Fläche wird hernach mit der Glättekelle glattgestrichen bis eine einheitli- che Oberfläche entsteht.
Der Einbau ist mittels Apparaten auch maschinell möglich.
Zwölf bis vierundzwanzig Stunden nach dem Einbau ist die Polymerisation des Bindemittels praktisch beendet und der Belag kann dem vollen Verkehr übergeben werden.
Beispiel II
11 Gewichtsteile ungesättigtes Polyesterharz
0, 5 Gewichtsteile monomeres Styrol 0, 03-0, 4 Gewichtsteile Benzoylperolxyd
0,03-0,2 Gewichtsteile Dimethylanilin, welches zu
10 Gewichtsprozent in
Styrol gelöst angewandt wird
1,9 Gewichtsteile Farbstoff werden wie in Beispiel I gut durchgemischt und her nach mit nachstenden anorganischen) Materialien ein- zeln oder bereits gemischt versetzt :
65 Gewichtsteile Korund, Komgrosse 0-2 mm
15 Gowichtsteile Quarzit, Krngrösse 0-1 mm
6 Gewichtsteile Füllmaterial,
Korngrösse 0-0, 075 mm
Sobald ! die Mischung homogen) ist, kanm sie als Mortel wie in Beispiel 1 verwendet werden, worauf . sie nach'dem Einbau durch Polymerisation erhärtet.
Beispiel III
1 Gewichtsteil Polystyrol
3,4 Gewichtsteile monomeres. Styrol
5,42 Gewichtsteile ungesättigtes Polyesterharz
0, 09 Gewichtsteile Methyl-äthyl-koton-peroxyd
0, 09 Gewichtsteile Kobalt-octoat (Gehalt an Co 5%) werden wie in Baispiel 1 gut durchgemischt und wemo diese Mischung homogen geworden ist, mit nachstehenden anorganischen Materialien einzeln oder bereits gemischt versetzt :
87 Gowichtsteile Sand, Komgrosse 0-8 mm
3 Gewichtsteil Quarzpulver,
Kongrösse 0-0, 075 mm
Sobald diese Mischung homogen geworden ist, kanm sie als Mörtel wie in Beispiel I verwendet und der Erhärtung druch Polymerisation überlassen werden.
Beispiel IV
4,0 Gewichtsteile ungesättigtes Polyesterharz
0,5 Gewichtsteile monomeres Styrol
0, 25 Gewichtsteile Benzoylperoxyd
0, 25 Gewichtsteile Dimethylanilin, welches zu
10 Gewichtsprozent in Styrol gelost angewandt wird
0,45 Gewichtsteile Farbstoff wenden wie in Beispeisl I gut durchgemischt und hernach mit nachstehenden anorganischen Materialien einzeln oder bereits gemischt, versetzt:
50 Gowichtsteile Kies,, Korngröse 8-30 mm 40 Gewichtsteile Sand, Korngrösse 0-8 mm
5 Gewichtsteile Quarzpulver,
Korngrösse 0-0,075 mm
Sobald diese Mischung homogen geworden ist, kann sie als Beton verwendet werden, worauf sie nach Formgebung polymerisiert.
Die in. den Beispielen aufgeführten Mengen für den Katalysator Benzoylperoxyd, Methyl-äthyl-ke tonperoxyd ! und. den Beschleuniger Dimethylanilin sind für eine Polymerisation bei grosser Kälte zweck mässig ; sie können für normale Temperaturen verringert werden.
Das neue Baumaterial kann für die verschieden- sten Bauarbeiten als Mörtel und als Beton verwendet werden. Seme beispielsweise Verwendung zur Herstellun von Verschleissdecken und Belägen bietet, wegen der damit erzielbaren Eigenschaften, z. B. grosse Haftfestigkeit, rasches Abbinden, chemische Resistenz, grosse Abreibfes, tigkeit und leichte Färbbarkeit, viele Vorzüge.
Auch als Verputzschicht auf Mauerwerk und Beton, sowie als Ausbesserungsmaterial für schadhaft gewordene Betonarbeiten und als Konstruktionsmateial für vorfabrizierte Bauteile kann das neue Mateiral mit Vorteil verwendet werden. Da das naue Baumaterial nach seiner Polymeri- sation gegenüber den bisher bekannt gewordenen normalerweise eine grössere Festigkeit besitzt, kön nea bei gleichem Gewicht der Bauteile 3-4 mal grössere Bauteile ausgebildet oder bei gleicher Grosse der Bauteile ein 2-3 mal leichteres Gewicht erzielt werden.
Ferner kann das neue Baumaterial mit Vorteil für die Herstellung von Rohrelementen für Drucklei tungen verwendet werden, wobei das Aneinanderfü- gen dieser Bauelemente zweckmässigerweise mit Hilfe des neuen Baumaterials erfolgt. Weiterhin ist die Verweudung des gemäss der Erfindung hergestellten Baumaterials, insbesondere als Beton, infolge seiner normalerweise grossen Zugfestigkeit für die Konstruktion von flachen Dächern, Gewölben und Schalen besonders geeignet.