Für Bauzwecke geeignetes pulverförmiges Material Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein für Bauzwecke geeignetes pulverförmiges Material und fusst auf der Erkenntnis, dass durch Zugabe gewisser Zusatz stoffe zu hydraulischem Zement oder hydraulischem Mörtel ein Baumaterial geschaffen werden kann, das wesentlich bessere Eigenschaften aufweist als die bisher im Handel befindlichen Materialien.
Das Vermischen von hydraulischen Bindemitteln mit Zuschlagstoffen verschiedenster Art zur Gewinnung von bei gewöhnlichen Temperaturen erhärtenden, für Bau zwecke geeigneten Gemengen ist sattsam bekannt. Bei der Herstellung von Beton verwendet man als hydrauli sche Bindemittel vor allem Portlandzement, Eisenport landzement, geschmolzenen Zement und Hochofenze- ment, während als Zuschläge Sand, Kies, Bims, Schlak- ken, Aschen, Ziegelbruch und dergleichen und als Zu sätze Farben, Abbinderregler,
sogenannte air entrain- ing agents und andere mehr verwendet werden.
Es ist ferner auch schon vorgeschlagen worden, sol chen Baumaterialien Emulsionen aus Mischpolymerisa- ten von Polyvinylchlorid und Polyvinylacetat, Polyvinyl- acetatemulsionen, Acrylharzemulsionen, Emulsionen aus copolymerem Butadienstyrol,
ferner Emulsionen aus co- polymeren Acrylstyrolen und Emulsionen aus Butylkau- tschuk zuzugeben. (cf. Seite 1360 der Publikation Nr.
156 Annales de 1'Institut Technique du Bäti- ment et des Travaux Publics , Dezember<B>1960</B> Utili- sation des matieres plastiques dans 1e gros ceuvre (J.
M. Broccard und Cirrode), ferner Improved port- land cement mortars with polyvinylacetate emulsions (J. M. Geist, S. V. Amagna und B. B. Melloz), Indu- stry and Eng. Chem., Vol. 45, Seiten 759-767, Jahr gang 1953).
Bisher haben sich lediglich Polyvinylacetatemulsio- nen in der Praxis bei deren Anwendung als Mörtelzu satz für Verputze, Böden, Kunststeinbeläge, Zement usw. einigermassen bewährt. Diese Tatsache ist darauf zurückzuführen, dass die meisten anderen Emulsionen beim Mischen mit Zement gerinnen, wodurch deren Anwendung praktisch verunmöglicht wird. Ein weiterer, wichtiger Nachteil solcher Emulsionen ist darin zu erblicken, dass praktisch kaum mehr als un gefähr 50 % des trockenen Harzes ausgenützt werden können.
Vor allem erweist es sich aber als nachteilig, dass die Emulsionen wasserhaltig sind und daher ein für das Transportieren auf die Bauplätze ungeeignetes Volumen beanspruchen. Hinzu kommt, dass Mörtel und Betons, die PVA-Emulsionen enthalten, nach dem Aus härten äusserst wasserempfindlich sind, so dass deren Anwendung als Mörtelmasse oder in Betonbauten prak tisch unmöglich ist.
Das für Bauzwecke geeignete, pulverförmige Mate rial gemäss der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass es aus einem Gemenge von hydraulischen Bindemit teln, Zuschlagstoffen und als Zusatzmittel mindestens einem pulverförmigen, synthetischen, thermoplastischen Stoff besteht, wobei der thermoplastische Stoff ein Poly- merisat, Polykondensat oder Mischpolymerisat sein kann.
Dieses neue Material bzw. Gemenge hat sich, wie ausgedehnte Versuche gezeigt haben, für die Herstellung von Mörtel und Betons bestens bewährt, da Mörtel- und Betonmassen, welche als Bestandteil einen pulver förmigen, synthetischen, thermoplastischen Stoff enthal ten, nach dem Erhärten gegen Wasser und Frost äusserst widerstandsfähig sind.
Überdies tritt dank der vorlie genden Erfindung keine Druckfestigkeitsabnahme des Betons, sondern eine Erhöhung derselben, die mehr als 17 % erreichen kann, ferner keine Zunahme des Schwun- des und der Rissneigung des Baumaterials ein. Auch ist in feuchter Atmosphäre keine Wasserempfindlich keit, die eine Abnahme der mechanischen Eigenschaften zur Folge hätte, feststellbar.
Es konnte ferner festge stellt werden, dass die Zugabe von thermoplastischen Stoffen in gewissen Fällen eine schallschluckende Wir kung auszuüben vermag und solche Stoffe enthalten der Beton eine erhöhte thermische Widerstandsfähig keit und eine bessere Druckfestigkeit, als Plastizität, aufweist. Das neue Material erlaubt somit die Herstel- lung von Mörteln und Betons, welche auch bei plötz licher Belastung bruch- und rissfest sind.
Schliesslich haben Versuche gezeigt, dass durch ge eignete Mischung von synthetischen, leicht hydrophilen und hydrophoben, thermoplastischen Harzen, wie z. B. Polyvinylacetat-Polyvinylchlorid-Mischpolymerisat und Chlorkautschuk, Wasserdampf absorbierende und ab stossende Betons erzeugt werden können. Man kann somit sogenannte atmende Betons herstellen.
Als, vorzugsweise makromolekulare, synthetische, thermoplastische Stoffe, welche erfindungsgemäss in pul veriger Form in dem Gemenge aus hydraulischen Binde mitteln und Zuschlagstoffen enthalten sind, kommen die im Handel erhältlichen Kunststoffe in Frage. So kann man beispielsweise Vinylverbindungen, wie zum Beispiel Polyvinylisobutyläther, Polyvinylacetat, Polyvinylchloracetat, Polyvinylchlorid, Polyvinylalkohol, Polyvinylformal, Polyvinylacetal, Polyvinylbutyral,
Polyvinylcarbazol usw., ferner Acrylate, wie z. B. Polymethylacrylat, Polyäthylacrylat, Polybutyl-n-acrylat, Polymethylmethacrylat, Polyäthylmethacrylat, Polybutylmethacrylat, Polymethylchloracrylat, ferner Polyäthylen, Polypropylen, Polyvinylidenchlorid, Chlorkautschuk, Polyacrylnitril, Polyhexamethylenadipamid, Polycaprolactam,
lineares Polyurethan, Polyäthylenterephthalat, u. a. m., verwenden. Selbstverständlich kann man auch Misch polymerisate der obigen Kunststoffe, wie sie in reich licher Zahl im Handel erhältlich sind, verwenden.
Nachstehend seien einige Versuchswerte wiederge geben: Zwei Versuchsstücke mit gleichem Gewicht und gleicher Oberfläche zeigten bei Messungen nach 14stün- digem Versuch bei 20 C und 70 % Luftfeuchtigkeit eine dem Gehalt an Kunststoff angenähert proportionale Wasserverdampfung, nämlich 3,670 g bei einem Gehalt von 10 GewA Mischpolymerisat und 7,030 g bei einem Gehalt von 20 Gew.% Mischpolymerisat, wobei der Mischpolymerisatgehalt auf den Zement bezogen wurde.
Nach etwa 3monatigem Trocknungsvorgang der bei den Proben wurden die folgenden Werte ermittelt, näm lich 35 mg für die Probe mit 20 GewA Mischpolymeri- sat und 10 mg für die Probe mit 10 Gew.% Mischpoly- merisat.
EMI0002.0050
<I>Weitere <SEP> Wasserverdampfungsbeispiele:
</I>
<tb> a) <SEP> 2,050 <SEP> g <SEP> für <SEP> 10 <SEP> GewA <SEP> Mischpolymerisat
<tb> (PVC-PVA) <SEP> und
<tb> 2,620 <SEP> g <SEP> für <SEP> 10 <SEP> Gew.% <SEP> PVC <SEP> (nach <SEP> 16 <SEP> Stunden)
<tb> b) <SEP> 1,160 <SEP> g <SEP> für <SEP> eine <SEP> Probe <SEP> ohne <SEP> Gehalt <SEP> an <SEP> thermo plastischem <SEP> Kunststoff,
<tb> 1,540 <SEP> g <SEP> für <SEP> eine <SEP> Probe <SEP> mit <SEP> 10 <SEP> GewA <SEP> Chlor kautschuk <SEP> und
<tb> 1,515 <SEP> g <SEP> für <SEP> eine <SEP> Probe <SEP> mit <SEP> 10 <SEP> GewA <SEP> Polyäthylen
<tb> (nach <SEP> 15 <SEP> Stunden)
<tb> c) <SEP> 4,870 <SEP> g <SEP> für <SEP> eine <SEP> Probe <SEP> mit <SEP> 20 <SEP> Gew.% <SEP> Misch polymerisat <SEP> PVC-PVA
<tb> (Verhältnis <SEP> <B>87:
</B> <SEP> 13 <SEP> %),
<tb> 1,620 <SEP> g <SEP> für <SEP> eine <SEP> Probe <SEP> mit <SEP> 10 <SEP> Gew.% <SEP> Chlor kautschuk <SEP> und 2,244 g für eine Probe mit 10 GewA Polyäthylen (nach 15 Stunden).
Dasselbe gilt für die Wasserabsorption bei Immer sion von aus dem erfindungsgemässen Material herge stellten Betons, wobei allerdings festgestellt wurde, dass je nach Korngrösse und chemischer Zusammensetzung des thermoplastischen Kunststoffes erhebliche Unter schiede auftreten können, wie dies das nachstehende Beispiel zeigt:
EMI0002.0052
Wasserabsorption <SEP> während <SEP> 16 <SEP> Stunden:
<tb> 0,185 <SEP> g <SEP> für <SEP> eine <SEP> Probe <SEP> mit <SEP> 20 <SEP> Gew.% <SEP> Mischpolymerisat
<tb> PVC-PVA <SEP> (Verhältnis <SEP> <B>87:</B> <SEP> 13 <SEP> %),
<tb> 0,575 <SEP> g <SEP> für <SEP> eine <SEP> Probe <SEP> mit <SEP> 10 <SEP> GewA <SEP> Chlorkautschuk
<tb> und
<tb> 0,210 <SEP> g <SEP> für <SEP> eine <SEP> Probe <SEP> mit <SEP> 10 <SEP> Gew. <SEP> % <SEP> Polyäthylen.
Es wurde auch festgestellt, dass die Wasserabsorp tion zu Beginn des Testes, d. h. des Eintauchens eines gehärteten, eine gewisse Menge an thermoplastischem Kunststoff enthaltenden Betons, am grössten ist. Ähnlich verhält es sich bei Beginn der Trocknung. Die Wasser abgabe während des Trocknungsvorganges nimmt im allgemeinen mit zunehmendem Gehalt an thermoplasti schem Material zu. Gegen Ende des Trocknungsvorgan- ges nimmt die Wasserabgabegeschwindigkeit merklich ab.
Ferner wurde beobachtet, dass bei gleichem Gehalt an thermoplastischen Harzen die Wasserverdampfung für hydrophobe Harze (z. B. Chlorkautschuk oder Poly äthylen) geringer ist als für hydrophile (z. B. Copoly- merisat PVC-PVA). Betons, die leicht hydrophile Harze enthalten [z. B.: PVC-PVA-Mischpolymerisat (87 % PVC und 13 % PVA)], vermögen Wassermengen aufzu nehmen, die deren Bezeichnung als atmende Betons erlauben.
Durchgeführte Frostwechselversuche haben ebenfalls gezeigt, dass ein Betonmaterial mit Zusatz eines thermo plastischen Kunststoffes durchaus widerstandsfähig bleibt. So konnte festgestellt werden, dass ein Betonma terial, welchem vor dessen Applikation in pulvrigem Zustande ein thermoplastischer Kunststoff, z.
B. ein Mischpolymerisat von Polyvinylchlorid und Polyvinyl- acetat, zugegeben worden war, nach 300 Frostwechsel zyklen, d. h. abwechslungsweiser Behandlung des gehär teten Betons bei Temperaturen von -25 und +15 C, keinerlei Rissbildung, Abnahme der Druckfestigkeit oder sonstige Veränderung aufwies, während Vergleichsver suche mit Betons, welche keinen thermoplastischen Kunststoff enthielten, nach 75 Frostwechseltesten ausge sprochene Rissbildungen und eine Abnahme der Druck festigkeit von 377 auf 259 kg/cm2 zeigten.
Als weiterer, ausgesprochener Vorteil der vorliegen den Erfindung ist anzuführen, dass die in Pulverform vorliegenden, thermoplastischen Kunststoffe in einfacher Weise mit dem Baumaterial (z. B. Betonmischung) ver mischt werden können, wobei das Mischungsverhältnis je nach angestrebtem Ziel und je nach Wahl des Kunst stoffes beliebig variiert werden kann.
Im allgemeinen wird man aus wirtschaftlichen Grün den eine möglichst geringe Menge Kunststoff verwen den. Die Menge des Kunststoffes ist aber nicht kritisch. Vorzugsweise wird man eine Menge von 20 Gew. 0 davon nicht überschreiten und beispielsweise Mengen von 1-8 GewA verwenden.
Lediglich zu Erläuterungszwecken der möglichen Mengenverhältnisse sei nachstehend ein Beispiel für Be ton wiedergegeben:
EMI0003.0002
Portlandzement <SEP> 49,0 <SEP> kg
<tb> Wasser <SEP> 22,0 <SEP> kg
<tb> Sand <SEP> (0 <SEP> bis <SEP> 8 <SEP> mm <SEP> Korngrösse) <SEP> 164,5 <SEP> kg
<tb> Kies <SEP> (8 <SEP> bis <SEP> 30 <SEP> mm <SEP> Korngrösse) <SEP> 164,5 <SEP> kg
<tb> PVC-PVA-Copolymerisat
<tb> (Mischverhältnis <SEP> 87 <SEP> : <SEP> 13) <SEP> 2,45 <SEP> kg Selbsverständlich lassen sich die obigen Mengenver hältnisse je nach Wunsch ändern.