CH689867A5

CH689867A5 - Befahrbare und begehbare Beschichtung zementgebundener Untergründe auf der Grundlage von gehärtetem Reaktionsharz.

Info

Publication number: CH689867A5
Application number: CH00588/95A
Authority: CH
Inventors: Manfred Schenk
Original assignee: Ispo Gmbh
Priority date: 1994-05-13
Filing date: 1995-03-02
Publication date: 1999-12-31
Also published as: FR2719855A1; DE4416836A1

Description

Die Erfindung betrifft eine befahrbare und begehbare Beschichtung zementgebundener Untergründe auf der Grundlage von gehärtetem Reaktionsharz, gegebenenfalls mit einem Gehalt an mineralischen Füllmitteln und weiteren Bestandteilen.

Selbstverlaufende, gefüllte und pigmentierte Beschichtungsmaterialien werden bei Fahrbahnen und begehbaren Flächen, wie an Brückenbauwerken, in Parkhäusern, Lagerhallen, Gehwegen und dergleichen meist zementgebundenen Untergründen zum Schutz gegen mechanische und chemische Belastungen, wie Abrieb, Verschleiss, Tausalz, Benzin, Motorölen, Säuren und Witterungseinflüssen eingesetzt. Als Bindemittel werden hierbei Reaktionsharze, z.B. Epoxidharze, gegebenenfalls polyurethanelastifiziert, Polyurethane, ungesättigte Polyesterharze oder Polymethylmethacrylharze eingesetzt. Diese meist zweikomponentigen, kalthärtenden Beschichtungen enthalten zur Erhöhung der mechanischen Beständigkeit mineralische Füllstoffe, die häufig erst auf der Baustelle eingemischt werden. Zusätzlich wird die Beschichtung nach dem Auftragen abgestreut.

Als Füllstoff und als Abstreumaterial werden im Allgemeinen Quarzsande mit unterschiedlicher Korngrössenverteilung verwendet.

An derartige Beschichtungen werden erhebliche Anforderungen gestellt. Neben der Haftung, geringer Wasseraufnahme und thermischen Beständigkeiten ist einerseits hohe Abriebfestigkeit und gute Chemikalienbeständigkeit und andererseits gute Rissüberbrückungsfähigkeit auch unter dynamischen Bedingungen gefordert. So müssen die Beschichtungen beim Einsatz an Bauwerken, die im Verantwortungsbereich des Bundesverkehrsministeriums oder der Bauaufsicht liegen, besonders strenge Anforderungen erfüllen. Dies ist im Rahmen von "Zusätzlichen technischen Vertragsbedingungen" (ZTV-SIB 90) bzw. Richtlinien für Schutz und Instandhaltung von Betonbauteilen festgelegt und ebenso wie die "technischen Lieferbedingungen" verbindlich zu erfüllen, wobei es sich um eine Publikation des Verlages des "Verkehrsblattes", dem Amtsblatt des deutschen Bundesministeriums für Verkehr, handelt.

Besonders problematisch ist die gleichzeitige Erfüllung geringen Abriebs hohe Härte) und guter statischer und/oder dynamischer Rissüberbrückungsfähigkeit (= hohe Elastizität), da diese Eigenschaften gegenläufig sind und sich gegenseitig ausschliessen.

Es werden deshalb derartige Beläge vorwiegend in zwei Schichten aufgetragen. Die erste, weiche, ungefüllte Schicht übenimmt die Funktion der Rissüberbrückung. Die zweite mit Quarzsand gefüllte Schicht, die nach dem Auftragen, aber in noch bindefähigem Zustand überwiegend mit zumindest teilweise auch als Füllstoff wirkendem Sand abgestreut wird, gewährleistet die hohe Abriebbeständigkeit des Gesamtaufbaus. Übliche Zweischichtsysteme bestehen in der Regel aus einer ungefüllten Reaktionsharzzwischen- oder Schwimmschicht und einer gefüllten Reaktionsharz-Deckschicht. Bei diesen Zwei-Schichtbelägen kann das Bindemittel der jeweiligen Schicht optimal entsprechend den jeweiligen Anforderungen eingestellt werden. So ist die ungefüllte, weiche Schwimmschicht so elastisch eingestellt, dass eine dynamische Rissüberbrückung auch bei -20 DEG C sicher erreicht wird.

Die härter eingestellte, sandgefüllte Deckschicht zeigt andererseits die geforderte hohe Abriebfestigkeit und Chemikalienbeständigkeit.

Bei Einschichtbelägen muss jedoch das Bindemittel beide Anforderungen erfüllen. So muss das Bindemittel so elastisch eingestellt sein, dass bei -20 DEG C eine ausreichende, dynamische Rissüberbrückung, beispielsweise von 0,3 mm gewährleistet ist. Derartige weiche Bindemittel haben als solche schon den Nachteil geringer Abriebfestigkeit. Hinzu kommt, dass die Einbindung des Abstreusandes nur unbefriedigend gelingt, was wiederum zu Lasten der Abriebfestigkeit geht. Werden die Bindemittel entsprechend härter eingestellt, treten Probleme bei der dynamischen Rissüberbrückung, erkenntlich an Rissen an der Oberfläche, auf. Aus diesem Grund sind sandgefüllte, z.B. polyurethanmodifizierte Epoxidharze als Bindemittel nicht geeignet, da diese Materialien bei -20 DEG C nicht die ausreichende Elastizität aufweisen.

Die üblicherweise eingesetzten Quarzsande, die sowohl als Füllstoff als auch zum Absanden verwendet werden, sind zwar für die Erfüllung hoher Abriebfestigkeit notwendig, verringern andererseits jedoch die Elastizität der gesamten Beschichtung.

Überraschenderweise wurde nunmehr gefunden, dass Reaktionsharz-Beschichtungen, insbesondere auf der Basis von gegebenenfalls durch Polyurethane modifiziertem Epoxidharz durch Gehalte an Elastomergranulaten eine deutlich verbesserte Rissüberbrückung aufweisen, die auch in Gegenwart von mineralischen, abrieberhöhenden Füllmitteln und Abstreumitteln erhalten bleibt. Gegenstand der Erfindung sind demzufolge befahrbare und begehbare Fahrbahnbeschichtungen zementgebundener Untergründe auf der Grundlage von gehärteten Reaktionsharzen, gegebenenfalls mit einem Gehalt an mineralischen Füllmitteln und weiteren Bestandteilen, wobei erfindungsgemäss die Beschichtung elastomere Partikel einer Korngrösse von 0,3 bis 2 mm enthält. Bevorzugte Bindemittel sind die Epoxidharze, insbesondere wenn sie mit Polyurethanen modifiziert sind.

Weitere Beispiele von mit Vorteil verwendbaren Bindemitteln sind Polyurethane, ungesättigte Polyesterharze und Polymethylmethacrylharze.

Erfindungsgemäss ist es möglich geworden, die nach der üblichen Grundierung des zementgebundenen Untergrundes notwendige Beschichtung mittels dem arbeitsaufwendigen Zweischichtsystem durch ein Einschichtsystem abzulösen, ohne dass die den bisherigen Einschichtsystemen inhärenten Nachteile in Kauf genommen werden müssen. Die erfindungsgemässen Beschichtungen zeigen vielmehr die an sich kontroversen Eigenschaften hoher Abriebfestigkeit und Chemikalienbeständigkeit und hoher Rissüberbrückungsfähigkeit in voll befriedigendem Ausmass. Selbstverständlich kann die erfindungsgemässe Beschichtung auch beim Zweischichtsystem zur Verbesserung der Rissüberbrückungsfähigkeit bei hoher Abriebfestigkeit und Chemikalienbeständigkeit eingesetzt werden. Hierzu können sowohl eine als auch beide der Schichten die Elastomergranulate enthalten.

Dabei ist dann zumindest die Aussenseite der Untergrund-ferneren Schicht mit Quarz-Abstreusanden zur Erhöhung der Abriebfestigkeit gefüllt, während sonst die beiden Schichten auch übereinstimmende Zusammensetzung aufweisen können.

Die erfindungsgemässen Beschichtungen enthalten vorzugsweise elastomere Partikel einer Korngrösse von 0,4-1,8, insbesondere 0,5-1,5 mm. Als elastomere Partikel, beziehungsweise elastomere Granulate können Stoffe auf der Grundlage synthetischer oder natürlicher Elastomere, wie natürlicher oder synthetischer Kautschuk, Gummi, EPDM, Regenerat (z.B. Rezyklate der Reifenindustrie und dergleichen) enthalten sein.

Mit besonderem Vorteil sind in der erfindungsgemässen Beschichtung die elastomeren Partikel in der dem zementgebundenen Untergrund zugewandten Schicht angereichert.

Es hat sich als günstig erwiesen, wenn das Gewichtsverhältnis von Bindemittel zu Granulat im Verhältnis von 2:1 bis 10:1, insbesondere 2:1 bis 7:1 liegt.

Als Bindemittel enthalten die erfindungsgemässen Beschichtungen ausgehärtete Reaktionsharze, z.B. Polyurethanharze, ungesättigte Polyesterharze und/oder Polymethylmethacrylharze. Besonders bevorzugt sind Epoxide, gegebenenfalls auch modifiziert, insbesondere auf der Grundlage von Epoxyharzen auf Basis Bisphenol A und/oder Bisphenol F, gegebenenfalls modifiziert, z.B. mit blockierten aromatischen lsocyanaten, die mit cycloaliphatischen, araliphatischen und/oder aliphatischen Aminen umgesetzt sind. Die Epoxidharze können aromatische oder aliphatische Reaktivverdünner enthalten. Die Epoxid-Bindemittel, die durch Polyurethane elastifiziert sind, enthalten hierfür bevorzugt blockierte Polyurethanprepolymere auf der Grundlage von Polyether-Polyolen.

Die erfindungsgemässen Beschichtungen können neben Füll- und Abstreumitteln weitere an sich bekannte Bestandteile wie Pigmente, Beschleuniger, Stabilisatoren, viskositätsbeeinflussende Stoffe, Lösungsmittel, insbesondere reaktive Lösungsmittel und dergleichen enthalten.

Zur Herstellung der erfindungsgemässen Beschichtung wird vorzugsweise so vorgegangen, dass zunächst das Reaktionsharz, vorzugsweise Epoxidharz als Bindemittel und elastomere Partikel enthaltende, flüssige Beschichtungsmaterial auf den gegebenenfalls vorimprägnierten zementgebundenen Untergrund aufgebracht und vorzugsweise nach überwiegender Sedimentierung der elastomeren Partikel vor Erhärten des Bindemittels gegebenenfalls die Abstreuung mit dem abrieberhöhenden, gleichzeitig aber auch Füllstoffwirkung aufweisenden Mittel erfolgt.

Erfahrungsgemäss liegt bei Verwendung der Bindemittel nach etwa 20-60 min. die unter Ausnutzung der Schwerkraft bevorzugte ausreichende Sedimentierung der elastomeren Partikel vor, so dass alsdann das Abstreuen, beispielsweise mit Quarzsand, erfolgen kann. Diese spezielle Verfahrensweise hat den Vorteil, dass die im untergrundnahen Bereich der Beschichtung angereicherten elastomeren Partikel durch teilweise abgesunkenes Abstreumittel beschwert ist.

Das nachfolgende Beispiel dient der Erläuterung der Erfindung.

<tb><TABLE> Columns=2 Beispiel
<tb>Head Col 1:

Als Bindemittel wird verwendet ein Gemisch aus:
<tb><SEP>Bisphenol A-Epoxidharz<SEP>13 Gew.-%
<tb><CEL AL=L>blockiertes PUR-Prepolymer (Polyetherpolyol)<SEP>44 Gew.-%
<tb><SEP>Eisenoxidrot-Farbpigment<SEP>2,5 Gew.-%
<tb><SEP>Füllstoff (Quarzmehl, Kreide)<SEP>25 Gew.-%
<tb><SEP>Entlüftungsmittel<SEP>0,5 Gew.-%
<tb><CEL AL=L>Polyaminhärter (H-Aktivwert 135)<SEP>15 Gew.-%
<tb></TABLE>

Das Bindemittel wird mit gefärbtem EPDM-Granulat der Körnung 0,5 bis 1,5 mm gemischt und auf den grundierten und mit Quarzsand abgestreuten Beton aufgebracht. In die Beschichtung wird nach ca. 30 min. Quarzsand einer durchschnittlichen Korngrösse 0,7-1,2 mm eingestreut. Nach der Aushärtung erfüllt ein so hergestellter Belag die Anforderungen der TL/TP-OS, Punkt 6,15 (dynamische Rissüberbrückung IIT + V).

Bei der Korngrössenangabe handelt es sich um eine Sieblinie, d.h. dass alle Teilchengrössen zwischen den angegebenen Grenzen als Individuen enthalten sein können. Auch eine Korngrössenverteilung nach einer Gauss'schen Glockenkurve mit einer durchschnittlichen, mittleren Teilchengrösse innerhalb der beanspruchten Bereiche ist zulässig.

Die erfindungsgemässen Beschichtungen erfüllen die Forderungen nach ZTV-SIB 90. Beim Vergleich mit einer nicht-erfindungsgemässen Beschichtung ergibt sich Folgendes:
<tb><TABLE> Columns=3
<tb>Head Col 2 AL=L: Beispiel
<tb>Head Col 1: Vergleichs-Beispiel
<tb><SEP>Bindemittel<SEP>100<SEP>100
<tb><SEP>Kunststoffgranulat 0,5-1,5 mm<CEL AL=L>25 (SEP)<->(TB><SEP>Quarzsand 0,7-1,2 mm (Abstreusand)<SEP>50<SEP>75
<tb><SEP>Abstreuzeitpunkt nach Min.<SEP>30<SEP>30
<tb><SEP>Abriebprüfung n. TL/TP-OS der ZTV-SIB 90<SEP>bestanden<SEP>bestanden
<tb><CEL AL=L>Rissüberbrückungsprüfung n. TL/TP-OS der ZTV-SIB 90<SEP>bestanden<SEP>nicht bestanden
<tb></TABLE>

Claims

1. Befahrbare und begehbare Beschichtungen zementgebundener Untergründe auf der Grundlage von gehärtetem Reaktionsharz, gegebenenfalls mit einem Gehalt an mineralischen Füllmitteln und weiteren Bestandteilen, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung elastomere Partikel einer Korngrösse von 0,3-2 mm enthält.

2. Beschichtung gemäss Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Partikel einer Korngrösse von 0,4-1,8 mm enthalten sind.

3. Beschichtung gemäss Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Partikel einer Korngrösse von 0,5-1,5 mm enthalten sind.

4. Beschichtung gemäss einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die elastomeren Partikel, insbesondere Granulate, synthetischen und/oder natürlichen Kautschuk enthalten.

5.

Beschichtung gemäss einem der Patentansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewichtsverhältnis von Reaktionsharz zu elastomeren Partikeln im Bereich von 2:1 bis 10:1, bevorzugt im Bereich von 2:1 bis 7:1, liegt.

6. Beschichtung gemäss einem der Patentansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die elastomeren Partikel in den untergrundnahen Bereichen der Beschichtung angereichert sind.

7. Verfahren zur Herstellung von Beschichtungen gemäss einem der vorhergehenden Patentansprüche durch Aufbringen einer härtbares Reaktionsharz enthaltenden, flüssigen, schichtbildenden Masse auf einen, gegebenenfalls vorimprägnierten, zementgebundenen Untergrund und Patentaushärten, dadurch gekennzeichnet, dass eine schichtbildende Masse aufgebracht wird, die elastomere Partikel einer Korngrösse von 0,3-2 mm enthält.

8.

Verfahren gemäss Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die elastomeren Partikel eine Korngrösse von 0,4 bis 1,8 mm aufweisen.

9. Verfahren gemäss Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die elastomeren Partikel eine Korngrösse von 0,5 bis 1,5 mm aufweisen.

10. Verfahren gemäss einem der Patentansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die elastomeren Partikel in dem dem zementgebundenen Untergrund zugewandten Bereich der Beschichtung angereichert werden.

11. Verfahren gemäss Patentanspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Anreicherung durch Ausnutzung der Schwerkraft vor Erhärten der Beschichtung erfolgt.

12.

Verfahren gemäss einem der Patentansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass vor Erhärtung der Beschichtung ein Füllmittel und/oder ein abrieberhöhendes Abstreumaterial in die Beschichtung eingebracht bzw. auf die Beschichtung aufgebracht wird.

13. Verfahren gemäss Patentanspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass erst nach der Anreicherung der elastomeren Partikel im Untergrundbereich das Abstreumaterial aufgebracht wird.