DD267248A1 - Hochelastischer baustoff auf polyacrylatbasis - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen hochelastischen Baustoff auf Basis von Polyacrylatdispersion als Haftvermittler zwischen verschiedenen Baustoffen, insbesondere zwischen Neu- und Altbeton, als Schichtmaterial fuer Daecher, Fassaden, Fussboeden, Verkehrsflaechen, Sportanlagen, als Putzschicht, Reparaturmoertel, Spachtel- und Fugendichtungsmasse oder als gummielastischen Beton. Durch geeignete Kombination bekannter Materialien soll ein hochelastischer Baustoff erzielt werden, der eine dauerhafte adhaesive und spannungsarme Verbindung zu anderen Baustoffen unter den unterschiedlichsten Nutzungsbedingungen ermoeglicht. Unter Verwendung eines Acrylatcopolymers von n-Butyl- und/oder 2-Ethylhexalacrylat, Acrylsaeure und einem glycidylgruppenhaltigen Vinylmonomeren, mit einem Natrium- und/oder Ammoniumsalz der Polyacrylsaeure oder Polymethacrylsaeure und von Zement besteht der erfindungsgemaesse Baustoff aus einer Mischung von 100 Masse-Teilen des Acrylatcopolymerisates, bei dem auf 100 Ma.-% des n-Butyl- und/oder 2-Ethylhexylacrylates bekannterweise 0,5-10 Ma.-% Acrylsaeure und 0,1-5 Ma.-% des glycidylgruppenhaltigen Vinylmonomeren kommen, mit 0,1 bis 10 Masse-Teilen eines Natrium- und/oder Ammoniumsalzes der Polyacrylsaeure oder Polymethacrylsaeure und aus Zement in einem Mischungsverhaeltnis von 1:0,2-2.

Description

Hochelastischer Baustoff auf Poly&crylatbasis

Anwendungsgebiet

Die Erfindung betrifft einen hochelastischen Baustoff auf Basis von Polyacrylatdispersion als Haftvermittler zwischen verschiedenen Baustoffen, insbesondere zwischen Neu- und Altbeton, als Schichtmaterial für Dächer, Fassaden, Fußböden, Verkehrsflächen, Sportanlagen, als Putzschicht, Reparaturmörtel, Spachtel- und Fugendichtungsmassen oder als gummielastischer Beton.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik Es sind Mischungen von Kunststoffdispersionen und Zement zur Herstellung von Mörtel oder Beton bekannt, die ein mehr oder minder großes e"¹ astoplastisches Verhalten aufweisen. In den DE-PS 2809446 und DE-OS 2856764 wevden Mischungen vorgeschlagen, die aus Acrylharzen, reinen Acrylharzen, Acryipolymeren, einem anorganischen Bindemittel,wie Zement, und gegebenenfalls aus anderen Zusätzen, wie Bitumen und/oder Kunst stoffpartikel, bestehen. Als Polyacrylate sind solche mit einer Glastemperatur unterhalb der niedrigsten Nutzungstemperatur einzusetzen, um weichelastisches Verhalten im Temperaturbereich zu gewährleisten.

Mit diesen Mischungen werden elp.stifizierte Zementbetone (PCG) mit verbesserter Beständigkeit gegen Schlagbeanspruchung, aber auch Estriche oder Beläge hergestellt. Durch die bei Polyacrylaten bekannten Klebeeigenschaften sind diese weiterhin als Verbindungs- oder Haftvermittlerschicht zwischen Altbeton und/ oder Altbitumen und einer neuen aufgebrachten Mörtel- oder Betonschicht zu verwenden.

Wie durchgeführte Versuche mit dem in der DE-PS 2809446 beschriebenen Material als Haftvermittler zwischen Alt- und Neubeton zeigen, funktioniert das Prinzip der Wiederverklebbarkeit einer neu aufgebrachten dünnen Deckschicht mit Altbeton nach Trennung des Verbundes durch innere und äußere Spannungen nur sehr kurze Zeit, da b?i jeder Trennung des Verbundes feine Partikel aus Alt- und/oder Neubeton herausgerissen werden und mögliche Adhäsionsstellen der Verbindungsschicht belegen.

zu zn t 2

Die Analyse des Spannungszustandes im Verbundsystem ergab, daß die mit CHEMCO 646 der Firma CHEMCO-Bausysteme und Zement erreichbare Verbundfestigkeit von maximal 0,2 MPf nichc ausreicht, um die Trennung des Verbundes zu verhindern.

Speziell für das Herstellen von Belägen auf Straßen, Brücken, Sportplätzen, Parkplätzen, aber auc¹' für deren Sanierung, wird in der DE-OS 2734360 eine Bindemittel mischung für Beton oeschrieben, die sich aus Zement, vorzugsweise einem Portlandzement, aus Bitumen und/oder Steinkohlenteer unO gegebenenfalls aus einem Kunststoff in geringem Anteil, bezogen auf das Hauptbindemittel, zusammensetzt. Als Kunststoff wird auch hier unter anderem ein Polymerisat oder Copolymerisat auf Acrylatbasis vorgeschlagen. Es v/ird bei diesem Bindemittel die gute Haftung auf verschiedenen Untergründen, wie Beton oder Bitumen, gewürdigt.

Aber auch hier haben Versuche mit solchen Materialien die aufgezeigten Vorteile nicht bestätigt. Sie erreichten z. B. nicht den gewünschten Spannungsausgleich bei Verwendung als Estrich unter der Beanspruchung des Betonschwindens. Bei derartigen Belägen kommt es weiterhin bei erhöhten Nutzungstemperaturen zu unerwünschten Klebeffekten aufgrund des hohen Bitumenanteils im Bindemittel. Weiterhin besteht auf Flugplätzen bei Anwendung solcher Beläge die Gefahr des Quellens und Auflösens bei Kerosineinvirkung. Mit den erwähnten Belägen können Spannungen nicht wirkungsvoll abgebaut werden. Deshalb kommt es zu den bekannten Schadensbildern, wie Hohlstellen und/oder Rissen.

In der DE-OS 2840035 wird ein Dichtungsmittel auf Acrylatbasis als Innenbeschichtung für Reifen, insbesondere für Fahrzeuggummireifen, beschrieben. Es verfügt über eine hohe Viskosität und ein gutes Abdichtungsvermögen sowohl bei niederen als auch bei höheren Temperaturen. V/eiterhin zeigt es ein sehr gutes Klebverhalten nicht nur zu Gummi, sondern auch zu Metallen, und eine außerordentliche Kitterungsbeständigkeit. Das beschriebene Dichtungsmittel ist eine polymerisierbar Masse aus einem Copolyner von mindestens einem Vertreter der 2-Ethylexylacrylat und n-Butylacrylat umfassenden Gruppe, von mindestens einem Glycidyl monomeren und gegebenenfalls einem weiteren Acrylatmonomeren und aus einem Vernetzungsmittel, das eine Polyacrylsäure

sein kann.

Ziel der Erfindung

Es soll ein hochelastischer Baustoff wesentlich gesteigerter Kohäsionsfestigkeit auf Basis von Folyacrylatdispersion entwickelt werdei , der eine ausgezeichnete Haftung zu den unterschiedlichsten Baustoffen, aber insbesondere zu Beton, zeigt, gute Alterungs-, Tenperaturwechsel-, Wasser- und Kerosinbeständigkeit aufweis·; und erhöhten Spannungen ausgesetzt v/erden kann .

Wesen der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch geeignete Kombination bekannter Materialien einen hochelastischen Baustoff zu erhalten, der eine dauerhafte adhäsive und spannungsarme Verbindung zu anderen Baustoffen unter den unterschiedlichsten Nutzungsbedingungen ermöglicht.

Unter Verwendung von Zement und eines Acrylat.copolymerisates von η-Butyl- und/oder 2-Ethylhexylacrylat, Acrylsäure und einem glycidylgruppenhaltigen Vinyl.monomeren wird die Aufgabe erfindungagemäß dadurch gelöst, daß auf 100 Masse-Teile des Acrylatcopolymerisates von η-Butyl und/oder 2-Ethylhexylacrylat mit beicannterwei se 0,5 - 10 Masse-% Acrylsäure und 0,1 - ? Masse-ί glycidy Igrupper.halt igem Vinylmonomeren, 0,1 - 10 Masse-Teile Natrium- und/oder Ammoniumsalze von Poiyacrylsäuren oder Polymethacrylsäuren beigemischt sind, diese Kunst stoffmodifikation zu Zement in einem Verhältnis von 1 : 0,2 bis 2 enthalten ist. Entsprechend des Verwendungszweckes können weitere bekannte Mischungsbestandteile, wie Bitumen, Hydrophobierungsmittel, Entschäumer, Fasern verschiedener Art, Pigmente, Sand, Kies Splitt u. a. als eigenschaftsmodifizierende zugesetzt sein.

Der erfindungsgemäße Baustoff ist im Grundbestandteil eine wäßrige Dispersion und gestattet eine Einstellung der Verarbeittarkeit von erdfeucht bis flüssig. Im Ergebnis der Verarbeitung der Mischungszusammensetzung entsteht ein Baustoff, der eine wesentlich höhere Kohäsions- und Adhäsionsfestigkeit, aber auch eine bessere Feuchte-, Alterungs- und Chemikalienbeständigkeit gegenüber dem bekannten Stand d^r Technik auf diesem Gebiet

aufweist. Diese Eigenschaften entstehen durch eine umfassende Vernetzung aller enthaltenen Substanzen. Zunächst kommt es zu einer inneren Vernetzung des Acrylatcopolymerisates über die Glycidylgruppen. Eine weiterführende Vernetzung wird durch das Calcium des Zementes hervorgerufen. Durch einen Ionenaustausch bilden sich unlösliche Calciumsalze der Polyacryl- bzw. Polymethacrylsäure, wobei es zu Vernetzungen der einzelnen Carboxylate kommt. Zu diesen vernetzenden Reaktionen der CaI-ciumionen kommen weitere mit den Carboxylgruppen des Acrylatcopolymeres zustande.

Die erfindung^gemäße Materialkombination stellt in der Bautechnik ein bisher in dieser Qualität nicht bekanntes Material für

einen dauerhaften adhäsiven und spannungsarmen Verbund vor. Baustoffen, insbesondern für die Verbindung von Alt- und Neubeton, dar. Er zeichnet sich durch eine wesentlich erhöhte Kohäsionsfestigkeit bei gleichzeitig hoher Dehnbarkeit zum Ausgleich von Spannungen aus.

Die Überlegenheit gegenüber dem bekannten Stand der Technik zeigt folgende Gegenüberstellung der Erfindung mit einem System des gleichen /.nwendungsgebietes der Fa. CHEMCO-Bausysteme Gesellschaft m.g.H./Österreich.

An Prüfkörpern (Altbetonzylinder 0 100 mm, Haftbrücke mit Naßschichtdicke 2 mm aufgebracht, anschließend Neubeton aufgebracht) wurden die Verbundfestigkeit und elastische Verformbarkeit und die Schubfestigkeit unter gleichen Bedingungen getestet und gegenübergestellt. Folgende Qualitätsvorteile der Erfindung sind im Vergleich der 28 Tage-V/erte zu erkennen:

Produkt CHEMCO 646 der Fa. CHEMCO- Erfindungsgemäßer Bausysteme mit 55 Masse-Tln. Zement Baustoff auf 100 Masse-Tle. CHEMCO

Verbundfestigkeit V max. 0,2 Mi'a _y = 0,8 MPa Elastische Verformbarkeit 1 , . max. 0,5 nim I₁X= 0,8 mm elast. elast.

Schubfestigkeit max. 0,35 MPa = 1,2 MPa

Ausführungsbeispiele

Bei allen Beispielen wird eine 58 %ige wäßrige Polyacrylate!ispersion verwendet mit folgendem Feststoffantei1:

95 Masse-% n-Butylacrylat 4,5 Masse-% Acrylsäure 0,5 Masse-% Glycidylmethacrylat

1. Haftbrücke zv/ischen Alt- und Neubeton

Ein Flugfeld der Betonklasse 25 ist oberflächlich abgefahren, so daß Zuschlagistoff freiliegt. Zunächst werden grobe Verunreinigungen, wie Öl, Markierungsfarbe, Bitumen, durch Abfräsen bzw. Abkehren mit Stahlbesen entfernt. Anschließend wird vorgenäßt. Eine Haftbrücke, bestehend aus 100 Masse-Teilen der wäßrigen Polyacrylatdispersion, 6 Masse-Teilen 20 %iger wäßriger Lösung eines Na-Ammonium-Polyacrylates und 55 Masse-Teilen Portlandzement PZ '/45 i" 0,8, wird auf der Baustelle im Zwangsmischer vorkonfektioniert und mi^J einem Spritzgerät mit Membranpumpe in einer Naßschichtdicke von 3 mm aufgebracht. Nach ungefähr einer Stunde Liegezeit wird ein schwindarmer Neubeton, der Polyacrylat zur Modifizierung enthält, mit einem Gleitschaltungsfertiger in einer Dicke von 40 mm aufbetoniert .

2. Sanierung einer Verkehrsfläche

Ein Flugfeld mit Betondeckung mit einem Schadensgrad 1 nach TGL 38277 soll mit einer Schlämme instandgesetz-t werden. Dazu wird mittels eines Schlämmaten eine Mischung aus 120 kg der wäßrigen Polyacrylatdispersion, 6 kg einer p® %igen wäßrigen Lösung eines Na-Ammonium-Polyacrylates, 43 kg Portlandzement PZ 1/45 r 0,8, 502 kg Brechsand 0 - 2 mm und 10 kg Wasser hergestellt und in einer Naßschichtdicke von 4 mm in einer Breite von 4,5 m aufgebracht. Nach einer Liegezeit von 1 Woche ist das Flugfeld erneut nutzungsfähig.

3. Klebemörtel

In einem Naßraum, der starken thermischen Beanspruchungen ausgesetzt ist, werden Keramikfliesen mit dem neuen Material der Zusammensetzung

100 Masse-Teile der wäßrigen Polyacrylatdirpersion 4 Masse-Teile einer 20 folgen wäßrigen Lösung eines Natrium-Ammonium-Polyacrylates

20 Masse-Teile einer 20 feigen wäßrigen anionischen Bitumenemulsion, die 30 Masse-% Montanwachs, bezogen auf den Bitumenanteil, enthält ;?0 Masse-Teile Portlandzement PZ 1/45 50 Madse-Teile Schiefermehl

an den Wänden befestigt. Der Auftrag erfolgt mittels Zahnspachtel. Das Ansetzen der Fliesen kann unmittelbar danach erfolgen, da infolge der hohen Klebrigksit der Verbund sofort erfolgt. Dabei kann eine mechanische Fixierung (außer im Uber-Kopf-Bereich) entfallen.

4. Staubarmer Verlegemörtel für "Reine Räume"

Herkömmlicher Zementmörtel ist als Verlegemörtel verschleißfester Platten auf Fußböden von Produkt icnsstä^-;ten der Elektronik ungeeignet, da die hohen Anforderungen hinsichtlich geringer Staubentwicklung infolge Nutzung nicht gewährleistet werden können ("Clean Room").

Das Problem wird mit der erfindungsgemäßen Mischung als Verlegemörtel für derartige Plattenbeläge gelöst durch die Zusammensetzung

100 Masse-Teile wäßrige Polyacrylatdispersion

6 Mastie-Ter.le 20 %ige wäßrige Lösung eines Natrium-Ammo η ium-P ο lyacrylates

80 Masse-Teile Portlandzement PZ 1/45 400 Masse-Teile Quarzsand, Fraktion 0/2 mm.

Dieser Verlegmörtel v/eist ausgezeichnete Adhäsion zu den unterschiedlichsten Plattenbelägen auf und zeichnet sich durch geringe Staubentwicklung infolge Verschleißwirkung, gemessen mittels BOEME-Verschleißprüfer. aus.

5. Gummielastischer Beton zur Verminderung von Schwingungen bzw. Erhöhung der Zähigkeit

Ein Beton, bestehend aus dem erfindungsgemäß beschriebenen Gemisch der wäßrigen Polyacrylatdispersion mit Natrium-Ammonium-Polyacrylat, Po.vtlandzement und geeigneten quarzitischen Zuschlagstoffen weist gegenüber herkömmlicnen Zementbeton bei gleicher Festigkeit bedeutend höhere Zähigkeit zur Aufnahme von Stoßenergie bzw. zum Abbau von Schwingungen auf. Deshalb ist ein so Icher Spezialbeton hervorragend als Dämpfungsschicht unter schlagenden, stoßenden, schwingenden Maschinen geeignet.

Auch als Unterbeton von Gleisanlagen als elastischer Unterbau ist der neue Baustoff sehr gut geeignet, um Lärm und Schwingungen von Schienenfahrzeugen zu verringern.

Der gummiolastische Beton, bestehend aus 100 Masse-Teilen wäßriger Polyacrylatdispersion 8 Masse-Teilen 20 %iger wäßriger Lösung eines Natrium-Ammonium-Folyacrylates

40 Masse-Teilen Portlandzement PZ 1/4D

300 Masse-Teile qurzitischer Zuschlagstoff, nach FULLER abgestuft,

ist mit herkömmlicher Betontechnik verarbeitbar und erreicht nach ca. 14 Tagen 70 % seiner Endfestigkeit.

6. Herstellung einer Sportanlage

Um die Gelenkbelastungen bzw. die Verletzungsgefahr von Sportlern gering zu halten, ist eine elastische Ausbildung von Laufbahnen und anderen Sportanlagen erforderlich. Der elastische Unterbau erfolgt mit dem gemäß Beispiel 5 dargelegten gummielastischen Beton .Ln einer Schichtdicke von mindestens 40 mm.

Den Abschluß bildet eine hochelastische Verschleißschicht, bestehend aus

100 Masse-Teilen der wäßrigen Polyacrylatdispersion 4 Masse-Teilen 20 %ige wäßrige Lösung eines Natrium-Ammo η ium- P ο lyacrylates 50 Masse-Teilen Portlandzement PZ 1/45,

die in einer Trockenschichtdicke von 2 mm eine dichte und rutschsichere Beschichtung ergibt. Die Beschichtung v/eist je nach technologischen Erfordernissen schlämmartige bis flüssige Konsistenz auf und kann sowohl manuell als auch maschinell aufgetragen werden.

Der besondere Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, daß das erfindungsgeinäße Gemisch sowohl für den Unterbau als auch die Versehleißsch ht eingesetzt wird, wodurch keine Adhäsionsprobleme beim Verbund entstehen.

Claims (2)

1. Patentansprüche

   1. Hochelastischer Baustoff auf Polyacrylatbasis mit einem Acrylatcopolymerisat von η-Butyl- und/oder 2-Ethylhexylacrylat, Acrylsäure und einem glycidylgruppenhaltigen Vinylmonomeren, mit einem Natrium- und/oder Ammoniumsalz der Polyacrylsäure oder Polymethacry lsäu.re und mit Zement, dadurch gekennzeichnet, daß

   100 Masse-Teile des Acrylatcopolymerisates, bei dem nur 100 Masee-% des η-Butyl- und/oder 2-Ethylhexylacrylates bekannterweise 0,5 - 10 Hasse-% Acrylsäure und 0,1 - 5 Masse-% des glycidylgruppenhaltigen Vinylmonomeren kom-..i:n,

   mit 0,1 - 10 Masse-Teilen eines Natrium- und/oder Ammonium-• salzes der Polyacrylsäure oder Polymethacrylsäure gemischt und diese Mischung mit Zement in einem Mischungsverhältnis von ι : 0,2 bis 2 enthalten sind.
2. 2. Hochelastischer Baustoff auf Polyacrylatbasis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Mischung aus Aci'ylatcopolymerisat, Natrium- und/oder Ammoniumsalz der Polyacryl säure oder Polymethacrylsäure und Zement bekannte Zusätze, wie

   - Bitumen

   - Hydrophobierungsmittel

   - Entschäumer

   - Fasern verschiedener Art

   - Pigmente

   - Sand

   - Kies

   - Splitt

   enthalten sind.