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>
The invention relates to a drivable and walkable coating of cement-bound substrates on the basis of hardened reactive resin, possibly with a content of mineral fillers and other components.
Self-leveling, filled and pigmented coating materials are used on roadways and accessible surfaces, such as on bridge structures, in parking garages, warehouses, walkways and the like, mostly cement-bound substrates to protect against mechanical and chemical loads, such as abrasion, wear, de-icing salt, petrol, motor oils, acids and weather influences used. Reactive resins, e.g. Epoxy resins, optionally polyurethane-elasticized, polyurethanes, unsaturated polyester resins or polymethyl methacrylic resins are used. These mostly two-component, cold-curing coatings contain mineral fillers to increase the mechanical resistance, which are often only mixed in at the construction site. In addition, the coating is sprinkled after application.
Quartz sands with different grain size distributions are generally used as fillers and as scattering material.
Considerable demands are placed on such coatings. In addition to adhesion, low water absorption and thermal resistance, on the one hand high abrasion resistance and good chemical resistance and on the other hand good crack bridging ability is required even under dynamic conditions. For example, the coatings have to meet particularly strict requirements when used on structures that are the responsibility of the Federal Ministry of Transport or building supervision. This is stipulated in the "Additional technical contract conditions" (ZTV-SIB 90) and guidelines for the protection and maintenance of concrete components and, like the "technical delivery conditions", must be fulfilled in a binding manner, whereby this is a publication by the publisher of the "Verkehrsblatt" , the official gazette of the German Federal Ministry of Transport.
The simultaneous fulfillment of low abrasion (high hardness) and good static and / or dynamic crack bridging ability (= high elasticity) is particularly problematic, since these properties are opposing and mutually exclusive.
Such coverings are therefore mainly applied in two layers. The first, soft, unfilled layer acts as a crack bridging function. The second layer filled with quartz sand, which after application but is still bondable, is mainly sprinkled with sand, which at least partially also acts as a filler, ensures the high abrasion resistance of the overall structure. Conventional two-layer systems usually consist of an unfilled reactive resin intermediate or floating layer and a filled reactive resin top layer. With these two-layer coverings, the binder of the respective layer can be optimally adjusted according to the respective requirements. The unfilled, soft floating layer is set so elastic that dynamic crack bridging is reliably achieved even at -20 ° C.
On the other hand, the harder, sand-filled top layer shows the required high abrasion resistance and chemical resistance.
With single-layer coverings, however, the binder must meet both requirements. For example, the binding agent must be so elastic that sufficient, dynamic crack bridging, for example of 0.3 mm, is guaranteed at -20 ° C. Such soft binders as such already have the disadvantage of low abrasion resistance. Added to this is the fact that the spreading sand can only be integrated unsatisfactorily, which in turn impairs the abrasion resistance. If the binders are set correspondingly harder, problems arise with dynamic crack bridging, which can be recognized by cracks on the surface. For this reason, sand-filled, e.g. Polyurethane-modified epoxy resins are not suitable as binders because these materials do not have sufficient elasticity at -20 ° C.
The commonly used quartz sands, which are used both as a filler and for sanding, are necessary to achieve high abrasion resistance, but on the other hand reduce the elasticity of the entire coating.
Surprisingly, it has now been found that reactive resin coatings, in particular based on epoxy resin which may have been modified by polyurethanes, have significantly improved crack bridging due to contents of elastomer granules, which crack bridging is retained even in the presence of mineral, abrasion-increasing fillers and spreading agents. The invention accordingly relates to drivable and walkable road coatings of cement-bound substrates on the basis of hardened reactive resins, possibly with a content of mineral fillers and other constituents, the coating according to the invention containing elastomeric particles with a grain size of 0.3 to 2 mm. Preferred binders are the epoxy resins, especially if they are modified with polyurethanes.
Further examples of binders which can be used advantageously are polyurethanes, unsaturated polyester resins and polymethyl methacrylic resins.
According to the invention, it has become possible to replace the coating necessary after the customary priming of the cement-bonded substrate by means of the labor-intensive two-layer system with a one-layer system without having to accept the disadvantages inherent in the previous one-layer systems. The coatings according to the invention rather show the controversial properties of high abrasion resistance and chemical resistance and high crack bridging ability to a completely satisfactory extent. Of course, the coating according to the invention can also be used in the two-layer system to improve the crack bridging ability with high abrasion resistance and chemical resistance. For this purpose, both one and both of the layers can contain the elastomer granules.
In this case, at least the outside of the layer further away from the substrate is then filled with quartz scattering sands to increase the abrasion resistance, whereas otherwise the two layers can also have the same composition.
The coatings according to the invention preferably contain elastomeric particles with a grain size of 0.4-1.8, in particular 0.5-1.5 mm. Materials based on synthetic or natural elastomers, such as natural or synthetic rubber, rubber, EPDM, regenerate (e.g. recyclates from the tire industry and the like) can be contained as elastomeric particles or elastomeric granules.
In the coating according to the invention, the elastomeric particles are enriched with particular advantage in the layer facing the cement-bound substrate.
It has proven to be advantageous if the weight ratio of binder to granules is in the ratio of 2: 1 to 10: 1, in particular 2: 1 to 7: 1.
The coatings according to the invention contain cured reactive resins, e.g. Polyurethane resins, unsaturated polyester resins and / or polymethyl methacrylic resins. Particularly preferred are epoxides, optionally also modified, in particular based on epoxy resins based on bisphenol A and / or bisphenol F, optionally modified, e.g. with blocked aromatic isocyanates which are reacted with cycloaliphatic, araliphatic and / or aliphatic amines. The epoxy resins can contain aromatic or aliphatic reactive diluents. For this purpose, the epoxy binders, which are elasticized by polyurethanes, preferably contain blocked polyurethane prepolymers based on polyether polyols.
In addition to fillers and sprinkling agents, the coatings according to the invention can contain further constituents known per se, such as pigments, accelerators, stabilizers, substances which influence viscosity, solvents, in particular reactive solvents and the like.
To produce the coating according to the invention, the procedure is preferably such that first the reaction resin, preferably epoxy resin as binder and elastomeric particles, is applied to the optionally pre-impregnated cement-bonded substrate, and preferably after predominant sedimentation of the elastomeric particles before the binder has hardened, if necessary the scattering with the abrasion-increasing, but at the same time also having filler effect.
Experience has shown that the use of binders takes about 20-60 minutes. the preferred sedimentation of the elastomeric particles using gravity, so that the sprinkling can then take place, for example with quartz sand. This special procedure has the advantage that the elastomeric particles enriched in the area of the coating near the surface is weighed down by partially lowered scattering agent.
The following example serves to explain the invention.
<tb> <TABLE> Columns = 2 example
<tb> Head Col 1:
A mixture of:
<tb> <SEP> bisphenol A epoxy resin <SEP> 13% by weight
<tb> <CEL AL = L> blocked PUR prepolymer (polyether polyol) <SEP> 44% by weight
<tb> <SEP> iron oxide red color pigment <SEP> 2.5% by weight
<tb> <SEP> filler (quartz powder, chalk) <SEP> 25% by weight
<tb> <SEP> deaerating agent <SEP> 0.5% by weight
<tb> <CEL AL = L> polyamine hardener (active H value 135) <SEP> 15% by weight
<tb> </TABLE>
The binder is mixed with colored EPDM granules with a grain size of 0.5 to 1.5 mm and applied to the primed concrete, which is sprinkled with quartz sand. After about 30 min. Quartz sand with an average grain size of 0.7-1.2 mm is sprinkled in. After curing, a covering produced in this way meets the requirements of TL / TP-OS, point 6.15 (dynamic crack bridging IIT + V).
The grain size specification is a sieve line, i.e. that all particle sizes between the specified limits can be included as individuals. A grain size distribution according to a Gaussian bell curve with an average, mean particle size within the claimed ranges is also permissible.
The coatings according to the invention meet the requirements of ZTV-SIB 90. The following results when compared with a coating not according to the invention:
<tb> <TABLE> Columns = 3
<tb> Head Col 2 AL = L: Example
<tb> Head Col 1: comparison example
<tb> <SEP> binder <SEP> 100 <SEP> 100
<tb> <SEP> plastic granulate 0.5-1.5 mm <CEL AL = L> 25 (SEP) <-> (TB> <SEP> quartz sand 0.7-1.2 mm (scattering sand) <SEP> 50 <SEP> 75
<tb> <SEP> time of spreading after min. <SEP> 30 <SEP> 30
<tb> <SEP> Abrasion test according to TL / TP-OS of ZTV-SIB 90 <SEP> passed <SEP> passed
<tb> <CEL AL = L> Crack bridging test according to TL / TP-OS of ZTV-SIB 90 <SEP> passed <SEP> failed
<tb> </TABLE>