CH643521A5

CH643521A5 - Binder for producing concrete and mortar

Info

Publication number: CH643521A5
Application number: CH690378A
Authority: CH
Inventors: Friedrich Dr Howanietz; Alexander Kozlowski
Original assignee: Perlmooser Zementwerke Ag
Priority date: 1977-06-24
Filing date: 1978-06-23
Publication date: 1984-06-15
Also published as: FR2395233A1; CH650482A5; AT359904B; DE2827382C2; DE2827382A1; ATA450277A

Description

Gegenstand der Erfindung ist somit ein Bindemittel zur Herstellung von Beton und Mörtel durch Zugabe von Wasser, das mindestens ein anorganisches, hydraulisches Bindemittel, wie z. B. Kalk oder Zement, und mindestens einen, vorzugsweise in feinverteilter Form vorliegenden, Kunststoff enthält, zur Herstellung von gegen Schlagbeanspruchung, Abrieb und Frost-Tauwechsel unempfindlichen Bauteilen und/oder Belägen, das dadurch gekennzeichnet ist, dass es neben dem anorganischen, hydraulischen Bindemittel, insbesondere Portlandzement üblicher Zusammensetzung, Eisenportlandzement, Hochofenzement, Tonerdezement, modifizierten Portlandzement auf Basis von 1 ICaO • 7A1203 • CaF2, Grenoblezement und/oder Romanzement, als Kunststoff mindestens einen, vorzugsweise in flüssigkeitsdispergierter und/oder gelöster Form vorliegenden, Kunststoff mit einem T? max-Wert, ermittelt nach DIN 53445, von weniger als — 8 °C enthält. Das Bindemittel kann in fein verteilter Form vorliegende bituminöse Stoffe, wie Bitumen und/oder Teer, in gemahlener, trockendispergierter, flüssigkeitsdispergierter und/oder gelöster Form und gegebenenfalls weitere Zusätze enthalten. The invention thus relates to a binder for the production of concrete and mortar by adding water containing at least one inorganic, hydraulic binder, such as. B. lime or cement, and at least one, preferably in finely divided form, contains plastic for the production of components that are insensitive to impact stress, abrasion and frost-thaw changes and / or coverings, which is characterized in that it is in addition to the inorganic, hydraulic binder , in particular Portland cement of conventional composition, iron Portland cement, blast furnace cement, alumina cement, modified Portland cement based on 1 ICaO • 7A1203 • CaF2, Grenoble cement and / or Roman cement, as plastic at least one plastic, preferably in liquid-dispersed and / or dissolved form, with a T? max value, determined according to DIN 53445, of less than - 8 ° C. The binder can contain bituminous substances, such as bitumen and / or tar, in finely divided form, in ground, dry-dispersed, liquid-dispersed and / or dissolved form and optionally further additives.

Zur Erläuterung sei ausgeführt, dass unter TXmax jene Temperatur zu verstehen ist, bei der bei einem Kunststoff das logarithmische Dekrement der Torsionsschwingungs-dämpfung, beim Test nach DIN 53445 ein Maximum durchläuft. Diese Bestimmung des TXmax-Wertes ist beispielsweise in der Firmenschrift «Acrylharzdispersionen», Röhm, Pkt. 5 S. 9,10 beschrieben. As an explanation, it should be stated that TXmax is the temperature at which the logarithmic decrement of the torsional vibration damping runs through a maximum in the test according to DIN 53445. This determination of the TXmax value is described, for example, in the company publication “Acrylharzdispersionen”, Röhm, pt. 5 p. 9.10.

Es sei betont, dass das erfindungsgemässe Bindemittel einen ganz gezielt ausgewählten, «fertigen» Kunststoff enthält, der während des Abbindens des Zementes nicht mehr auszuhärten braucht. Es ist also eine Dampfbehandlung oder Behandlung des gemischten Betons oder Mörtels mit Wärme zur Polymerisaion erfindungsgemäss nicht vorgesehen und nicht nötig. It should be emphasized that the binder according to the invention contains a very specifically selected, “finished” plastic that no longer needs to harden during the setting of the cement. Steam treatment or treatment of the mixed concrete or mortar with heat for polymerisation is therefore not provided according to the invention and is not necessary.

Im Gegensatz zum beispielsweise in Baustoffmischungen eingesetzten plastifizierten PVA (DE-OS 1 671 078) ist bei den erfindungsgemäss einzusetzenden, Tieftemperaturkleb-rigkeit aufweisenden, Kunststoffen ein Austreten des Pla-stifizierungsmittels nicht möglich, da es nicht vorhanden ist. Dieses «Ausschwitzen» bzw. Austreten würde zu einer Ver-sprödung führen, der niedrige TXmax-Wert hingegen ist eine dem Kunststoff selbst innewohnende Eigenschaft, so dass Veränderungen durch Alterung nach dem Einbau praktisch ausgeschlossen sind und die Eigenschaften des erfindungsgemässen Betons sich unabhängig von der Temperatur und vom Alter in weiten Bereichen nicht ändern. In contrast to the plasticized PVA (DE-OS 1 671 078) used, for example, in building material mixtures, it is not possible for the plasticizer to escape in the plastics to be used according to the invention, which have low-temperature tack, since it is not present. This "exudation" or leakage would lead to embrittlement, but the low TXmax value is an inherent property of the plastic itself, so that changes due to aging after installation are practically excluded and the properties of the concrete according to the invention are independent of the Temperature and age do not change over a wide range.

Durch den erfindungsgemässen Einsatz von Kunststoffen mit einem niedrigen TXmax-Wert wird weiters ganz allgemein eine für die Haltbarkeit von Betonen oder Mörteln auch in dünnen Schichten, die jeweils der Stärke des Grösst-kornes der Zuschläge entsprechend über 0,5 mm, beispielsweise von etwa 1 bis 40 mm, betragen können, entscheidende Elastizität erreicht, die sich bei Schlag- und Stossbeanspru-chung in einer stark dämpfenden Wirkung zeigt. Weiters The use of plastics with a low TXmax value according to the invention furthermore generally makes one for the durability of concretes or mortars, even in thin layers, each corresponding to the thickness of the largest grain of the aggregates, corresponding to more than 0.5 mm, for example of approximately 1 up to 40 mm, can achieve decisive elasticity, which shows a strong damping effect when subjected to impact and shock. Furthermore

3 3rd

5 5

10 10th

15 15

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4 4th

Hess sich feststellen, dass bei Ausbesserungen wesentlich geringere Spannungen in den Grenzflächen Alt- und Neubeton, die beispielsweise durch das Schwinden des hydraulischen Bindemittels bei der Hydratation und durch die Längenänderung bei Temperaturveränderungen verursacht werden, auftreten. Hess found that during repairs, significantly lower tensions occur in the interfaces between old and new concrete, which are caused, for example, by the shrinking of the hydraulic binder during hydration and by the change in length due to changes in temperature.

Waren die bisher eingesetzten Bindemittel auf Basis Zement, Kunststoff und gegebenenfalls Bitumen bei Raumtemperatur oder darüber noch einigermassen tragbar, so ermöglichen die erfindungsgemässen Bindemittel die Herstellung von Belägen und Bauteilen, die auch bei Temperaturen unter 0 °C und je nach Wahl des Kunststoffes auch weit darunter ihre Elastizität beibehalten und daher gegen Stoss-, Schlag-und Abriebbeanspruchung sowie Frost-Tauwechselbean-spruchung unempfindlich sind. While the previously used binders based on cement, plastic and possibly bitumen were still reasonably portable at room temperature or above, the binders according to the invention make it possible to produce coverings and components that are also well below this at temperatures below 0 ° C and, depending on the choice of plastic maintain their elasticity and are therefore insensitive to impact, impact and abrasion as well as frost-thaw cycles.

Durch die oben erwähnten Zusätze bzw. deren Kombination können einerseits die Beton- bzw. Mörteleigenschaften in weitem Temperaturbereich (—36 bis +80 °C) praktisch konstant gehalten, anderseits können durch die er-fmdungsgemässe Kombination der E-Modul und somit die gewünschten Beton- bzw. Mörteleigenschaften im vorhinein - den Anforderungen entsprechend - genau angepasst werden. Through the above-mentioned additives or their combination, on the one hand, the concrete or mortar properties can be kept practically constant over a wide temperature range (—36 to +80 ° C), on the other hand, through the combination according to the invention, the elastic modulus and thus the desired concrete - or mortar properties can be precisely adjusted in advance - according to the requirements.

Abgestuft nach dem jeweiligen Verwendungszweck und auch der bei Raumtemperatur erwünschten Elastizität wird der Timax-Wert des im Bindemittel enthaltenen Kunststoffes gewählt. Kunststoffe mit T?max-Werten von —15 bis zu —8 °C werden vorteilhaft für die Herstellung von Belägen in geschlossenen, aber ungeheizten Räumen, z.B. für Beläge in Garagen, Hallen oder dergleichen, eingesetzt. The Timax value of the plastic contained in the binder is selected according to the intended use and also the elasticity desired at room temperature. Plastics with T? Max values of -15 to -8 ° C are advantageous for the production of coverings in closed but unheated rooms, e.g. used for coverings in garages, halls or the like.

Werden Betone für Bauteile und Beläge benötigt, die bei tiefen Temperaturen keiner Einwirkung von Salz infolge Streuung unterworfen sind, also keine extremen Tieftemperaturen aushalten müssen, so hat sich der Zusatz eines Kunststoffes mit einem TXmax-Wert unter —15 °C als vorteilhaft erwiesen. If concretes are required for components and coverings that are not exposed to salt as a result of scattering at low temperatures and therefore do not have to withstand extreme low temperatures, the addition of a plastic with a TXmax value below -15 ° C has proven to be advantageous.

Für Beläge und Bauteile, die infolge Salzstreuung und dadurch hervorgerufener Gefrierpunktserniedrigung extrem tiefen Temperaturen ausgesetzt sind, hat sich der Einsatz eines Kunststoffes bewährt, dessen T?max-Wert unter — 36 °C liegt. For coverings and components that are exposed to extremely low temperatures as a result of salt scattering and the resulting lowering of the freezing point, the use of a plastic whose T? Max value is below - 36 ° C has proven itself.

Die mit den erfindungsgemässen Bindemitteln hergestellten Betone bzw. Mörtel, die die angeführten Kunststoffe mit niedrigem T?max-Wert enthalten, zeigen die bisher beobachteten Mängel, wie Zersplittern bei Schlagbeanspruchung und Versprödung in der Kälte nicht, da durch den Kunststoff je nach gewähltem Tlmax-Wert die ursprüngliche Elastizität über den gesamten, jeweils gewünschten Gebrauchstemperaturbereich ohne nennenswerte Änderungen beibehalten wird. The concretes or mortars produced with the binders according to the invention, which contain the plastics mentioned with a low T? Max value, do not show the defects observed to date, such as splintering in the event of impact stress and embrittlement in the cold, since the plastic, depending on the Tlmax selected Value the original elasticity is maintained over the entire desired temperature range without any significant changes.

Ausserdem zeigte sich bei Untersuchungen der überraschende Effekt, dass bei Normaltemperatur, bei der Verwendung von Kunststoffen mit T? max-Werten von insbesondere unter —15 °C, die erforderliche bzw. jeweils gewünschte Elastizität durch Zugabe wesentlich geringerer Mengen an Kunststoff erzielt werden kann, als bei Mischungen, die Kunststoffe enthalten, deren TXmax-Wert höher liegt. In addition, studies showed the surprising effect that at normal temperature, when using plastics with T? max values of, in particular, below -15 ° C., the required or respectively desired elasticity can be achieved by adding significantly smaller amounts of plastic than in the case of mixtures containing plastics whose TXmax value is higher.

Die Einsparungen betragen beispielsweise bei einem T,max-Wert von — 15°C, wie sich zeigte, etwa 40% und lassen sich bei Absinken des T?max-Wertes des in der Bindemittelmischung eingesetzten Kunststoffes noch wesentlich stei-gern. The savings are, for example, about 40% at a T, max value of -15 ° C and can be increased significantly as the T? Max value of the plastic used in the binder mixture drops.

Es können die verschiedensten Klassen von Kunststoffen, also reine Polymerisate, aber auch Misch- und Co-Poly-merisate in den erfindungsgemässen Bindemitteln Verwendung finden, wenn sie nur dem Kriterium eines TXmax-Wertes, der unter dem, dem jeweiligen Verwendungszweck entsprechenden, oben angeführten TXmax-Wert liegt, genügen. The most diverse classes of plastics, that is to say pure polymers, but also mixed and co-polymers, can be used in the binders according to the invention if they meet only the criterion of a TXmax value, which is given under the one corresponding to the respective intended use TXmax value is sufficient.

Nur beispielhaft seien genannt: reine Acrylharze, Polyacry-late, Acrylsäureester, Styrol-Butadienharze, Butadienharze, Polyvinylester (z.B. Acetate oder Chloride) und Copolymere der genannten Harze. Examples include: pure acrylic resins, polyacrylates, acrylic acid esters, styrene-butadiene resins, butadiene resins, polyvinyl esters (e.g. acetates or chlorides) and copolymers of the resins mentioned.

Der niedrige TXmax-Wert lässt sich insbesondere durch Abbrechen der Polymerisation bei bestimmter Kettenlänge erreichen. Das bringt den Vorteil, dass diese Harze im wesentlichen nicht teurer sind als die bisher in Bindemittelmischungen verwendeten. Es ist auch möglich, den TXmax-Wert durch Zugabe von Weichmachern zu senken, solche Kunststoffe sind aber, da sich im Laufe der Zeit der Weichmacher ausscheidet, für die oben beschriebenen Zwecke nicht verwendbar. The low TXmax value can be achieved in particular by stopping the polymerization at a certain chain length. This has the advantage that these resins are essentially no more expensive than those previously used in binder mixtures. It is also possible to lower the TXmax value by adding plasticizers, but since the plasticizer is eliminated over the course of time, such plastics cannot be used for the purposes described above.

Was die Mengen Kunststoff im erfindungsgemässen Bindemittel betrifft, so haben sich Mischungen als vorteilhaft erwiesen, in denen der Kunststoff in Mengen von 3 bis 35 Gew.-%, vorzugsweise von 5 bis 20 Gew.-%, bezogen auf die Menge des anorganischen Anteiles des Bindemittels, enthalten ist. As far as the amounts of plastic in the binder according to the invention are concerned, mixtures in which the plastic in amounts of 3 to 35% by weight, preferably 5 to 20% by weight, based on the amount of the inorganic portion of the Binder is included.

Die Menge Bitumen und/oder Teer im Bindemittel beträgt vorteilhaft von 0,5 bis 25 Gew.-%, insbesondere yon 0,5 bis 10 Gew.-%, und vorzugsweise von 1 bis 6 Gew.-%, bezogen auf die Menge des anorganischen Anteiles des Bindemittels. Günstig kann es weiters auch sein, wenn das Bindemittel neben Zement, Kunststoff und gegebenenfalls Bitumen und/oder Teer die Betoneigenschaften regelnde Zusätze enthält, vorzugsweise a) die Anmachwassermenge, insbesondere bei gleicher Verarbeitbarkeit der Mörtel- und Betonmischung, herabsetzende Stoffe, beispielsweise kationenaktive, anionenaktive oder nichtionogene Netzmittel oder Sulfitablaugen und/oder b) die Abbindegeschwindigkeit und/oder die Erhärtung der Mischung verändernde Stoffe, beispielsweise Glukonate, Phosphate, Citrate, Weinsäure, Bernsteinsäure, Succinate, Alkalicarbonate, Silikofluoride, Aluminate, Alkali- bzw. Erdalkalihalogenide c) Mikroluftporen einführende Stoffe, wie beispielsweise natürliche Vinsolharze (Koniferenharze) oder synthetische Porenbildner, beispielsweise synthetische Seifen oder Car-boxylate und/oder d) Poren enthaltende, vorzugsweise eine geschlossene Oberfläche aufweisende, Form-Körper mit Grössen von etwa 5 (im und darüber, insbesondere von 5 Jim bis 4 mm, vorzugsweise von 10 bis 60 um, insbesondere Mikrohohlkör-per, beispielsweise Mikrohohlkugeln, aus geblähten silikatischen Stoffen, wie z.B. Perliten, Vermiculiten und/oder Blähtonen oder aus Kunststoffen, wie z.B. aus expandierten Polystyrolen (EPS), Polyurethanen, geschäumtem Polyäthylen und/oder Schaumgummi. The amount of bitumen and / or tar in the binder is advantageously from 0.5 to 25% by weight, in particular from 0.5 to 10% by weight, and preferably from 1 to 6% by weight, based on the amount of inorganic portion of the binder. It may also be favorable if the binder contains, besides cement, plastic and optionally bitumen and / or tar, additives that regulate the concrete properties, preferably a) the amount of mixing water, in particular with the same processability of the mortar and concrete mixture, substances that reduce, for example cationic, anionic or nonionic wetting agents or sulfite liquors and / or b) substances which change the setting speed and / or the hardening of the mixture, for example gluconates, phosphates, citrates, tartaric acid, succinic acid, succinates, alkali metal carbonates, silicofluorides, aluminates, alkali metal or alkaline earth metal halides c) Substances such as natural Vinsol resins (conifer resins) or synthetic pore formers, for example synthetic soaps or car-boxylates and / or d) containing pores, preferably with a closed surface, shaped bodies with sizes of about 5 (in and above, in particular 5) Jim up to 4 mm, preferably from 10 to 60 µm, in particular hollow micro-bodies, for example hollow micro-spheres, made of expanded silicate substances, e.g. Pearlites, vermiculites and / or expanded clay or made of plastics, such as e.g. made of expanded polystyrenes (EPS), polyurethanes, foamed polyethylene and / or foam rubber.

Die Menge des Zusatzes d) beträgt vorzugsweise 1 bis 10 Vol.-%, insbesondere von 2,5 bis 5 Vol.-%, bezogen auf das Volumen des fertigen Betons und/oder Mörtels. The amount of additive d) is preferably 1 to 10% by volume, in particular 2.5 to 5% by volume, based on the volume of the finished concrete and / or mortar.

Die Herstellung der Beton- oder Mörtelmischungen kann in beliebiger Weise erfolgen, d.h., die Reihenfolge der Zugabe der Bindemittelkomponenten kann beliebig gewählt werden. Es hat sich gezeigt, dass ein besonders günstiges Verhalten der fertigen Mörtel oder Betone erreicht wird, wenn man bei der Herstellung des Bindemittels, insbesondere Beton oder Mörtel, die Zuschläge zuerst mit einem Teil, vorzugsweise mit 30-70%, insbesondere etwa 50% des Kunststoffes in gelöster und/oder dispergierter Form vermischt, insbesondere umhüllt, danach die Gesamtmenge an anorganischem Bindemittelanteil zumischt, und schliesslich den jeweils restlichen Teil des Kunststoffes und gegebenenfalls die gewünschte Wassermenge zusetzt. The concrete or mortar mixtures can be produced in any way, i.e. the order in which the binder components are added can be chosen as desired. It has been shown that a particularly favorable behavior of the finished mortars or concretes is achieved if, in the production of the binder, in particular concrete or mortar, the aggregates are first with a part, preferably with 30-70%, in particular about 50% of the Plastic mixed in dissolved and / or dispersed form, in particular coated, then mixed in the total amount of inorganic binder, and finally the remaining part of the plastic and optionally the desired amount of water added.

Enthält das Bindemittel noch zusätzlich Bitumen, so ist es vorteilhaft, wenn man die Zuschläge mit mindestens einem Teil, vorzugsweise 30-100%, insbesondere 70-100%, If the binder also contains bitumen, it is advantageous to add at least a portion, preferably 30-100%, in particular 70-100%, of the aggregates.

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

5 5

643 521 643 521

des Bitumens und/oder Teers und gegebenenfalls einem Teil, vorzugsweise 30-70%, insbesondere etwa 50%, des Kunststoffes vermischt, insbesondere umhüllt, danach die Gesamtmenge anorganischem Bindemittelanteil zumischt und schliesslich den jeweils restlichen Teil oder die Gesamtmenge des Kunststoffes und gegebenenfalls den restlichen Teil des Bitumens und/oder Teers und gegebenenfalls die gewünschte Wassermenge zusetzt. of the bitumen and / or tar and optionally a part, preferably 30-70%, in particular about 50%, of the plastic are mixed, in particular coated, then the total amount of inorganic binder is mixed in and finally the remaining part or the total amount of the plastic and optionally the rest Part of the bitumen and / or tar and optionally the desired amount of water is added.

Die Erfindung wird anhand der nachstehenden Versuchsbeispiele, die in Tabellenform zusammengefasst sind, erläutert. The invention is explained on the basis of the following experimental examples, which are summarized in table form.

Beispiele 1-14 Examples 1-14

Zement, Kunststoff(e) und gegebenenfalls Bitumenemul-sion(en) wurden in den aus der folgenden Tabelle ersichtlichen Mengen mit den Zuschlägen in trockener Form und mit einer Kornzusammensetzung nach ÖNorm B 3304 im Zwangsmischer mit dem zur Erreichung der erforderlichen Verarbeitungskonsistenz benötigten Wasser gemischt und in die Prüfkörper eingebaut. Cement, plastic (s) and possibly bitumen emulsion (s) were mixed in the amounts shown in the following table with the aggregates in dry form and with a grain composition according to ÖNorm B 3304 in a compulsory mixer with the water required to achieve the required processing consistency and built into the test specimen.

Die Lagerung bis zur Prüfung erfolgte unter Normklima. Zur Bestimmung der mechanischen Eigenschaften (E-Mo-dul) bei tiefen Temperaturen wurden die Prüfkörper 4 Stunden vor der Prüfung gefrostet. The storage up to the test took place under standard climate. To determine the mechanical properties (E-module) at low temperatures, the test specimens were frosted 4 hours before the test.

s Die Frost-Tauwechselbeanspruchung bei gleichzeitiger Schlageinwirkung erfolgte in nachstehender Weise: s The freeze-thaw cycle with simultaneous impact was carried out as follows:

Sämtliche in der Tabelle angeführten Zement- und Kunststoffmischungen mit oder ohne Bitumenemulsionen wurden auf einen Normalbeton, der der Mischung 1) ent-io sprach, in einer Schichtdicke von 4 cm appliziert und nach dem Erhärten der Frosteinwirkung im Gefrierschrank ausgesetzt, wobei nach einer Gefrierzeit von 4 Stunden die Probekörper während einer Stunde im 50 °C warmen Wasser zwischengelagert wurden. Halbstündlich erfolgte durch Herls ausnähme der Prüfkörper die Schlagbeanspruchung durch Prellen mit dem Gerät nach Schmidt. Dieser Behandlungszyklus wurde bis zum Loslösen oder Zersplittern des Neubetons fortgesetzt. Überschritt die Haltbarkeit der Mischung 70 Frost-Tauwechselzyklen, unter gleichzeitiger Schlagbeanspruchung, wurde der Versuch abgebrochen. All of the cement and plastic mixtures listed in the table, with or without bitumen emulsions, were applied to normal concrete, which corresponded to mixture 1), in a layer thickness of 4 cm and, after hardening, exposed to freezing in the freezer, after a freezing time of 4 hours the test specimens were temporarily stored in water at 50 ° C for one hour. Every half hour Herls took out the test specimens, which caused the impact by bouncing with the Schmidt device. This cycle of treatment continued until the new concrete broke loose or splintered. If the durability of the mixture exceeded 70 freeze-thaw cycles with simultaneous impact, the test was stopped.

20 20th

Tabelle table

No. Zement Kunststoffe berechnet auf das Trockengwicht W/Z-Wert Raumgewicht kg/m3 kg/m3 FB TXmax No. Cement plastics calculated on the dry weight W / Z value density kg / m3 kg / m3 FB TXmax

Wert°C Value ° C

Art kg/m3 FB DIN 53445 frisch T 28d Art kg / m3 FB DIN 53445 fresh T 28d

1 1

400 400

- -

0,45 0.45

2448 2448

2440 2440

2435 2435

2 2nd

400 400

reines Acrylharz pure acrylic resin

40 40

+ 56 + 56

0,45 0.45

2443 2443

2441 2441

2438 2438

3 3rd

400 400

Styrol Butadien Styrene butadiene

40 40

+21 +21

0,45 0.45

2441 2441

2436 2436

2430 2430

4 4th

400 400

Acrylsäureäthylester Acrylic acid ethyl ester

40 40

+ 18 + 18

0,45 0.45

2440 2440

2430 2430

2425 2425

5 5

400 400

Acrylsäurebutylester Acrylic acid butyl ester

40 40

-18 -18

0,45 0.45

2438 2438

2431 2431

2428 2428

6 6

400 400

Acrylsäurebutylester Acrylic acid butyl ester

40 40

-46 -46

0,45 0.45

2442 2442

2432 2432

2424 2424

7 7

400 400

Styrol Butadien Styrene butadiene

40 40

-70 -70

0,45 0.45

2390 2390

2380 2380

2374 2374

8 8th

400* 400 *

Acrylsäurebutylester Acrylic acid butyl ester

30 30th

+ 18 + 18

0,47 0.47

2320 2320

2300 2300

2280 2280

9 9

400* 400 *

Acrylsäurebutylester Acrylic acid butyl ester

30 30th

-40 -40

0,47 0.47

2310 2310

2302 2302

2284 2284

10 10th

400 400

Acrylbutylester Acrylic butyl ester

25 25th

'-46 '-46

0,49 0.49

2454 2454

2450 2450

2443 2443

11 11

400 400

- -

— -

0,45 0.45

2450 2450

2445 2445

2438 2438

12 12

400 400

Vinylacetat Äthylen, Vinylchlorid Vinyl acetate ethylene, vinyl chloride

40 40

. -42 . -42

0,45 0.45

2220 2220

2212 2212

2198 2198

13 13

400 400

Acrylsäurebutylester Acrylic acid butyl ester

100 100

-25 -25

0,31 0.31

2305 2305

2300 2300

2286 2286

14 14

400** 400 **

Acrylpropylester Acrylic propyl ester

20 20th

-40 -40

0,30 0.30

2198 2198

2140 2140

2100 2100

* zusätzlich 1,5% einer 60%igen Bitumenemulsion bezogen auf das Frischraumgewicht ** zusätzlich 10% einer 60%igen Bitumenemulsion bezogen auf das Frischraumgewicht * additionally 1.5% of a 60% bitumen emulsion based on the weight of the fresh room ** additionally 10% of a 60% bitumen emulsion based on the weight of the fresh room

Tabelle 1. F ortsetzung Table 1. Continued

No. Druckfestigkeit kp/cm2 No. Compressive strength kp / cm2

Prüftemperatur nach Lagerung bei +20°C +20 °C — 15°C — 36°C Test temperature after storage at + 20 ° C +20 ° C - 15 ° C - 36 ° C

2" 7d 28d 2h 7" 28d 2" 7d 28d 2 "7d 28d 2h 7" 28d 2 "7d 28d

1 1

112 112

390 390

425 425

- -

381 381

424 424

— -

396 396

444 444

2 2nd

118 118

412 412

500 500

- -

450 450

548 548

- -

481 481

561 561

3 3rd

74 74

240 240

304 304

- -

285 285

321 321

- -

318 318

378 378

4 4th

84 84

260 260

330 330

- -

305 305

366 366

— -

350 350

420 420

5 5

72 72

224 224

312 312

- -

248 248

364 364

— -

311 311

382 382

6 6

69 69

200 200

300 300

- -

201 201

298 298

— -

220 220

312 312

7 7

44 44

112 112

138 138

- -

117 117

141 141

— -

121 121

136 136

8 8th

55 55

201 201

280 280

- -

244 244

312 312

- -

340 340

430 430

9 9

54 54

177 177

244 244

- -

188 188

260 260

— -

198 198

271 271

10 10th

90 90

220 220

315 315

- -

246 246

338 338

— -

260 260

350 350

11 11

300 300

406 406

- -

312 312

404 404

— -

340 340

412 412

12 12

- -

116 116

121 121

- -

198 198

212 212

— -

248 248

260 260

13 13

- -

180 180

190 190

- -

185 185

200 200

— -

196 196

204 204

14 14

- -

100 100

112 112

- -

160 160

174 174

- -

240 240

268 268

643521 6 643 521 6

Tabelle 2. Fortsetzung Table 2. Continued

No. Elastizitätsmodul / statisch / kp/cm2 nach ÖNorm B 3303 Prüftemperatur nach Lagerung bei +20 C No. Elastic modulus / static / kp / cm2 according to ÖNorm B 3303 test temperature after storage at +20 C

+20 °C -15"C +20 ° C -15 "C

7d 28d 7d 28d 7d 28d 7d 28d

1 1

245.000 245,000

320.000 320,000

248.000 248,000

324.000 324,000

2 2nd

212.000 212,000

318.000 318,000

242.000 242,000

358.000 358,000

3 3rd

140.000 140,000

160.000 160,000

205.000 205,000

212.000 212,000

4 4th

152.000 152,000

206.000 206,000

230.000 230,000

321.000 321,000

5 5

112.000 112,000

118.000 118,000

120.000 120,000

127.000 127,000

6 6

98.000 98,000

100.000 100,000

102.000 102,000

7 7

60.000 60,000

64.000 64,000

61.000 61,000

64.000 64,000

8 8th

100.000 100,000

120.000 120,000

205.000 205,000

291.000 291,000

9 9

50.000 50,000

52.000 52,000

50.000 50,000

51.000 51,000

10 10th

125.000 125,000

140.000 140,000

134.000 134,000

160.000 160,000

11 11

232.000 232,000

310.000 310,000

230.000 230,000

314.000 314,000

12 12

112.000 112,000

122.000 122,000

146.000 146,000

160.000 160,000

13 13

68.000 68,000

69.000 69,000

70.000 70,000

14 14

12.000 12,000

13.000 13,000

48.000 48,000

49.000 49,000

Tabelle 3. Fortsetzung Table 3. Continued

No. Elastizitätsmodul / statisch / kp / cm2 No. Young's modulus / static / kp / cm2

nach ÖNorm B 3303 according to ÖNorm B 3303

Prüftemperatur nach Lagerung bei Anzahl der Frost-Tausalzperioden und Test temperature after storage with number of freeze-thaw periods and

+20°C zusätzlicher Schlageinwirkung Zementart + 20 ° C additional impact of cement type

-36 °C -36 ° C

7d 28" — 15°C —36°C 7d 28 "-15 ° C -36 ° C

1 1

252.000 252,000

333.000 333,000

2 2nd

271.000 271,000

364.000 364,000

4 4th

2 2nd

3 3rd

248.000 248,000

280.000 280,000

4 4th

3 3rd

4 4th

265.000 265,000

357.000 357,000

4 4th

3 3rd

5 5

164.000 164,000

204.000 204,000

>70 > 70

4 4th

6 6

112.000 112,000

116.000 116,000

>70 > 70

7 7

78.000 78,000

80.000 80,000

>70 > 70

8 8th

288.000 288,000

364.000 364,000

4 4th

1 1

9 9

60.000 60,000

64.000 64,000

>70 > 70

10 10th

180.000 180,000

200.000 200,000

>70 > 70

28 28

11 11

242.000 242,000

324.000 324,000

— -

12 12

200.000 200,000

228.000 228,000

>70 > 70

13 13

71.000 71,000

72.000 72,000

>70 > 70

14 14

81.000 81,000

82.000 82,000

>70 > 70

«Ol u w «Ol u w

S V S V

so so

•o_? •O_?

so so

•- • -

2 « £ea 2 «£ ea

Die Versuche zeigen, geordnet nach der Nummer der Tabelle, im wesentlichen folgendes: The tests, ordered by the number of the table, essentially show the following:

1) zeigt die mechanischen Werte eines zementgebundenen Betons ohne Zusätze und das Elastizitätsverhalten unter den Temperaturbedingungen bei 20, —15 und — 36 °C. 1) shows the mechanical values of a cement-bound concrete without additives and the elasticity behavior under the temperature conditions at 20, -15 and - 36 ° C.

2) Bei Zusatz einer Dispersion, bestehend aus reinem Acrylharz, dessen Tmax-Wert bei + 56 °C liegt, ist die Elastizität bei +20 °C dem des Untergrundes nahezu gleich; in der Kälte, also schon bei —15 °C, versprödet der Kunststoffanteil und damit der Belag, die Frost-Tau-Perioden liegen bei 2-4. 2) When adding a dispersion consisting of pure acrylic resin, whose Tmax value is + 56 ° C, the elasticity at +20 ° C is almost the same as that of the substrate; in the cold, that is already at -15 ° C, the plastic content and thus the covering become brittle, the frost-thaw periods are 2-4.

3) + 4) zeigen im wesentlichen ähnliche Ergebnisse, obwohl der Tmax-Wert gegenüber 2) abgesenkt ist. 3) + 4) show essentially similar results, although the Tmax value is reduced compared to 2).

5) Durch die Verwendung von Kunststoffen mit einem Tmax-Wert von —18 °C wird die Elastizität des Betons auch in der Kälte (bei —15 °C) nicht unvorteilhaft verändert. 5) The use of plastics with a Tmax value of -18 ° C does not disadvantageously change the elasticity of the concrete even in the cold (at -15 ° C).

6) + 7) zeigen, dass infolge der wesentlich tieferliegenden Tmax-Werte Elastizitätsveränderungen in der Kälte nicht ausgeprägt auftreten. 6) + 7) show that due to the significantly lower Tmax values, elasticity changes in the cold do not occur to a significant extent.

8) Dem System Zement/Kunststoff wurde zusätzlich Bitumenemulsion zugemischt, die zwar bei Normaltemperaturen die Elastizität stark verbessert, aber infolge des thermoplastischen Charakters des Bitumens bei tieferen Temperaturen den Belag dennoch versprödet. 8) The cement / plastic system was additionally mixed with bitumen emulsion, which improves the elasticity at normal temperatures, but nevertheless embrittles the covering due to the thermoplastic character of the bitumen at lower temperatures.

9) Durch die Verwendung von Kunststoffen mit einem Tmax-Wert von —40 °C, bleiben die guten Elastizitätseigenschaften bis zur tiefsten Prüftemperatur trotz sonst üblicher so Versprödung des Bitumens voll erhalten. 9) Through the use of plastics with a Tmax value of -40 ° C, the good elasticity properties are fully preserved up to the lowest test temperature, despite the otherwise usual embrittlement of the bitumen.

10) Dieses Beispiel demonstriert die Möglichkeit, durch die Verwendung von Kunststoffen mit niederen Tmax-Werten zur Erreichung gleicher Elastizitätswerte gegenüber solchen mit hohem Tmax-Wert Kunststoff in einer Menge von etwa 10) This example demonstrates the possibility of using plastic with low Tmax values to achieve the same elasticity values compared to those with high Tmax plastic in an amount of approximately

55 40% einzusparen (siehe Vergleich zu Beispiel 4). 55 40% savings (see comparison to example 4).

11) ist ein Vergleichsbeispiel wie 1), jedoch ist als Zement anstelle von modifiziertem Portlandzement auf Basis von CuAvCaFj, Portlandzement 375 eingesetzt worden. 11) is a comparative example as 1), but Portland cement 375 has been used as cement instead of modified Portland cement based on CuAvCaFj.

12) zeigt, dass das Kriterium der Kälteelastizität durch 12) shows that the criterion of cold elasticity by

60 den Tmax-Wert, unabhängig von der Kunststoffart, gegeben ist. 60 the Tmax value is given, regardless of the type of plastic.

13) Durch höhere Anteile an Kunststoffen entstehen hoch-oder plasto-elastische Beläge mit hervorragender Kälteelastizität. 13) Higher or plasto-elastic coverings with excellent low-temperature elasticity result from higher proportions of plastics.

65 14) Durch Zusammenwirken von Kunststoffen mit niederen Tmax-Werten und höherem Bitumenanteil bleibt die Kälteelastizität trotz Versprödung des Bitumens gewährleistet. 65 14) Through the interaction of plastics with low Tmax values and a higher bitumen content, the cold elasticity remains guaranteed despite the embrittlement of the bitumen.

s s

Claims

643521

2nd

PATENT CLAIMS

1. Binder for the production of concrete and mortar by adding water, which contains at least one inorganic, hydraulic binder and at least one plastic, for the production of components and coverings that are insensitive to impact stress, abrasion and freeze-thaw, characterized in that it is in addition to the inorganic, hydraulic binder as plastic contains at least one plastic with a T, _max value, determined according to DIN 53445, of less than - 8 ° C.

2. Binder according to claim I, characterized in that it is lime or cement, in particular Portland cement, iron Portland cement, blast furnace cement, alumina cement, modified Portland cement based on

1 ICaO • 7A1203 • CaF2, Grenoble cement and / or Roman cement as an inorganic, hydraulic binder.

3. Binder according to claim 1 or 2, characterized in that the plastic is present in dissolved or liquid-dispersed form.

4. Binder according to one of claims 1 to 3, characterized in that the plastic contained has a Txmax 'value of less than -15 ° C, in particular less than -36 ° C.

5. Binder according to one of claims 1 to 4, characterized in that the plastic is contained in amounts of 3-35 wt .-%, preferably 5-20 wt .-%, based on the amount of the inorganic, hydraulic binder .

6. Binder according to one of claims 1 to 5, characterized in that additionally bitumen and / or tar in finely divided form, preferably in amounts of

0.5-25% by weight, in particular 0.5-10% by weight, and particularly preferably 1-6% by weight, based on the amount of the inorganic hydraulic binder.

7. Binder according to one of claims 1 to 6, characterized in that it additionally contains additives regulating the concrete properties, preferably a) the amount of mixing water, in particular with the same processability of the mortar and concrete mixture, reducing substances, for example cationic, anionic io or non-ionic wetting agents or sulfite waste liquors and / or b) substances which change the setting speed and / or the hardening of the mixture, for example gluconates, phosphates, citrates, tartaric acid, succinic acid, succinates, alkali carbonates, silicofluorides, aluminates, alkali or

15 alkaline earth metal halides and / or c) substances introducing micro-air pores, for example conifer resins or synthetic pore formers, for example synthetic soaps or carboxylates and / or d) containing pores, preferably having a closed surface, with shaped bodies with sizes of

5 μm and above, in particular from 5 .mu.m to 4 mm, preferably from 10 to 60 .mu.m, in particular micro hollow bodies, for example micro hollow spheres, made of expanded silicate substances, such as e.g. Perlites, vermiculites and / or expanded clay 25 or of plastics, such as. B. from expanded polystyrene (EPS), polyurethane, foamed polyethylene and / or foam rubber.

8. Binder according to claim 7, characterized in that component (s) d) in amounts of 1-10

30 vol .-%, preferably 2.5-5 vol .-%, based on the volume of the finished concrete and / or mortar, is (are).

It is known to use mixtures of cement and plastic dispersions and, if appropriate, bitumen emulsions, for example for the production or for the repair of surface-damaged concretes. Their use in closed rooms, under indoor climate conditions, shows quite satisfactory results. The experience is completely different in all those sectors of the construction industry where coverings, plasters, components or the like are exposed to major temperature fluctuations and in particular temperatures below 0 ° C. This also applies in particular to horizontally laid coverings, such as concrete pavement coverings, which are often exposed to very low temperatures due to salt scattering, but should nevertheless maintain their full performance. Regardless of temperature fluctuations and low temperatures, concretes based on cement and plastics, which have been used up to now, show only low elasticity and toughness and, due to their brittleness, relatively high sensitivity to impact loads, e.g. due to heavy traffic, even when bitumen is used in the binder mixture , and relatively high abrasion, such as through spikes.

These properties of previously known binders based on cement and plastics made themselves unpleasantly noticeable both in the case of newly applied coverings or newly manufactured components, and in particular in the case of repairs, for example on road surfaces, bridges or the like, where interfaces between old concrete and new concrete occur.

40 The aim of the invention is to provide a binder based on cement, plastic and possibly bitumen, which is suitable for the production of concrete or mortar that does not have the disadvantages mentioned within a wide temperature range, against impact stress, abrasion and frequent freeze-thaw changes are much less sensitive than previously known concretes or mortars and, especially at temperatures below 0 ° C, have a much better elastic behavior than previously used concretes or mortars.

It should be stated that the principle - to mix cement with plastics and possibly bitumen or tar - is widely known in this general form in the patent literature. This is also evident from a wide variety of publications. For example, DE-OS 2116 372 describes a method 55 for producing high-strength cement, in which an, if appropriate, early high-strength cement with a macromolecular material which is formed from very specific monomers which are capable of building up very specific homopolymers, is mixed. The macromolecular material 60 is in dispersed form. After mixing, a heat or steam treatment at 50-150 ° C is mandatory. There the hardening of the plastic is achieved during the setting of the cement.

DE-OS 2 449 211 describes a cement-bonded building material which contains cement and a polymer plastic, e.g. Polyacrylate, as well as a defoaming agent, which should be present in amounts of up to 4.0% by weight, based on the amount of cement

holds. This DE-OS does not at any point describe the problem to be solved according to the invention of producing components and coverings which are insensitive to impact stress, abrasion and in particular to frost-thawing stress.

DE-OS 1 671 078 describes a method for improving concrete in which, in the course of concrete production, polyvinyl acetate, that is to say a very specific and customary plastic, is added as an aqueous emulsion, as an emulsifiable powder or in the form of a plasticized copolymer becomes.

DE-OS 1 935 507 describes, without having the aim and the problem of the present invention, to create an impact-resistant and frost-thaw-resistant concrete and / or mortar, an addition to concrete or mortar, which is a specific cement , namely Portland cement, contains as the main component. This addition must also contain a "sulfitic liquid" in combination with certain poly (ethylene-propylene) glycols.

In addition, any addition of bitumen and / or tar to the plastic-containing concrete or mortar mixture is not mentioned in any of the previously mentioned publications.

This also applies to CH-PS 485 612, which describes a cement and aggregates as well as plastic-containing building material mixture, which is supposed to contain gluconic acid and / or its derivatives as an additive. A number of possible plastics are enumerated in the subclaims.

DD-PS 49 228 has the object of a process for the production of a building material in which the binders are mixed with an emulsion of bituminous substances, the addition of a plastic is not provided here. The aim of the DD-PS process is also different from that according to the invention.

DD-PS 47 324 describes a process for shortening the drying times and lowering the processing temperatures to -3 ° C for concrete screeds, in which a mixture of a bitumen emulsion, polyvinyl acetate and necessarily calcium chloride is added to the fresh concrete mixture. As is known, the addition of CaCl2 is even prohibited in almost all countries with regard to the corrosive effect on the steel inserts for steel and prestressed concrete.

Although a combination of cement, bitumen and plastic is provided here, the aim of the process according to the DD-PS is only to reduce the processing temperature, but not to achieve high flexibility at low temperatures and freeze-thaw conditions.

It should therefore be emphasized again that the object to be achieved according to the invention was to create building material mixtures for components and coverings which are exposed to temperatures below 0 ° C. and / or, more importantly, by alternating between freezing and thawing Exposure to de-icing and de-icing salt are highly stressed at very low temperatures and the properties according to the invention, that is to say the elastoplasticity, are always retained at all temperatures. Under these, as is known, very extreme conditions, the impact resistance and abrasion resistance of the components and coverings to be produced should have essentially those values which are otherwise the case at normal temperature for compositions of the concrete or mortar, as are known from the prior art. Now none of the building material mixtures according to the previously known publications is able to achieve the effect which is sought according to the invention.

643521

The desired effect could only be achieved through the building material mixtures specifically described for solving the problem and adapted to the extreme conditions that occur after installation, described below. It was found that the building material mixture did not have to contain any plastic from the large number of commonly available and used polymers, and that it was not sufficient to select and use an elastic or plastic plastic, if necessary, but rather plastics had to be used here brought, which were until recently practically unavailable, and have new, unknown and unusual properties.