DE102007050394A1

DE102007050394A1 - Baustoff und Verfahren zur Kanalsanierung

Info

Publication number: DE102007050394A1
Application number: DE200710050394
Authority: DE
Inventors: Markus Neumann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-10-18
Filing date: 2007-10-18
Publication date: 2009-04-23

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Baustoff, welcher mindestens einen mineralischen Zuschlagsstoff und mindestens eine polymerisierbare organische Verbindung als Bindemittel umfasst, wobei das Verhältnis zwischen dem mineralischen Zuschlagsstoff und der polymerisierbaren organischen Verbindung größer oder gleich 85 zu 15 Massenteilen ist. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren, bei welchem ein Baustoff, welcher mindestens einen mineralischen Zuschlagsstoff und mindestens eine polymerisierbare organische Verbindung umfasst, unter Druck auf die Oberfläche appliziert wird, so dass mindestens ein Teil des Baustoffs an der Wand haften bleibt und durch Polymerisierung des Bindemittels verfestigt.

Description

Die Erfindung betrifft Mittel und Verfahren zur Renovierung von Bauwerken gemäß den unabhängigen Ansprüchen.
Die Korrosion von Bauwerken, welche aus carbonathaltigen Baustoffen errichtet sind, kann zu deren Schädigung bis hin zur Funktionsunfähigkeit und Zerstörung führen. Von besonderer Bedeutung ist dieses Problem im Bereich der Abwasserkanäle. Abwasserkanäle aus Beton oder carbonathaltigem Naturgestein werden insbesondere durch sogenannte biogene Schwefelsäuren angegriffen, die besonders in unvollständig gefüllten Abwasserkanälen durch Reaktion von Schwefelwasserstoff, Wasser und Luftsauerstoff entstehen können.
Bei der Renovierung von korrosionsgeschädigten Altkanälen wird heute zunehmend der Werkstoff Polymerbeton verwendet. Unter Polymerbeton soll dabei im Zusammenhang mit der vorliegenden Anmeldung eine Mischung organischer Polymere auf Basis von beispielsweise Acrylsäure, Polyester oder Epoxiden, mit mineralischen Zuschlagsstoffen wie beispielsweise Quarz, gemahlenem Naturstein oder Sand, oder mit Faserbestandteilen wie Glasfasern oder Stahlfasern verstanden werden. Insbesondere ist dieser Werkstoff von Baustoffen abzugrenzen, die auf Basis herkömmlichen zementbasierten Betons polymere Bestandteile wie Glasfasersplitter, Latexkörper oder andere Kunststoffpartikel als Zuschlagsstoffe enthalten. Polymerbeton im Sinne der vorliegenden Erfindung ist ein Baustoff, bei dem ein organisches Polymer als Bindemittel eingesetzt wird und mineralische Bestandteile und/oder Faserbestandteile als Füll- oder Zuschlagsstoffe verwendet werden.
Bei der Sanierung von Altkanälen werden Fertigteile aus Polymerbeton eingesetzt, welche außerhalb der Baustelle hergestellt und dann in den vorbereiteten Altkanal eingesetzt werden. Dieses Verfahren weist verschiedene Nachteile auf. Altkanäle können nicht ohne Schachtungsarbeiten, oder unter Inkaufnahme einer signifikanten Einschränkung des Kanaldurchmessers bei Verwendung segmentierter Teile, in situ renoviert werden. Der entstehende Neukanal aus Polymerbeton ist weiterhin nicht aus einem Stück, sondern aus zahlreichen einzelnen Fertigteilen hergestellt, wodurch an den Übergängen zwischen den Fertigteilen potentielle Defektstellen und Undichtigkeiten entstehen können.
Für herkömmlichen Beton auf der Basis von Zement als Bindemittel (so genannter "Graubeton") ist das Verfahren des Aufbringens und automatischen Verdichtens des Betons durch Hochdruck-Applikation bekannt. Dieses Verfahren wird als "Spritzbeton-Verfahren" bezeichnet. Es wird dabei herkömmlicher Graubeton entsprechend den einschlägigen Normen für die Baustoffherstellung verwendet. Eine Änderung der Rezeptur des Baustoffs ist nicht notwendig.
Bei der Applikation von Beton im Spritzbeton-Verfahren kommt es in Abhängigkeit von der Oberflächenbeschaffenheit der Wand, auf die der Beton aufgebracht werden soll, und weiterhin in Abhängigkeit vom Applikationsdruck und vom Winkel, mit welchem der Beton auf die Wand aufgespritzt wird, zu zum Teil signifikanten Verlusten an Material, welches von der Wand abprallt und nicht am Bauwerk verbleibt.
Die Fliesseigenschaften von Polymerbeton, wie er zur Herstellung von Fertigbauteilen zur Kanalsanierung verwendet wird, führen dazu, dass die Applikation von solchem Polymerbeton auf Oberflächen im Spritzbeton-Verfahren nicht möglich ist. Der verwendete Polymerbeton ist zu dünnflüssig. Weiterhin hat Polymerbeton im Vergleich zu normalem Graubeton einen um ein Vielfaches höheren Preis. Dieser ist im Wesentlichen durch den viel höheren Preis des verwendeten Bindemittels, also der organischen polymerisierbaren Monomere, im Vergleich zu Zement erklärbar.
Ausgehend vom geschilderten Stand der Technik ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Baustoff zur Verfügung zu stellen, der die Eigenschaften von Polymerbeton hat und in einem Spritzbetonverfahren angewendet werden kann, sowie ein Verfahren zu seiner Anwendung.
Diese Aufgabe wird gelöst durch den Baustoff und das Verfahren gemäß den unabhängigen Ansprüchen.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Baustoff zur Verfügung gestellt, welcher mineralische Zuschlagsstoffen sowie mindestens eine polymerisierbare organische Verbindung als Bindemittel umfasst. Als mineralische Zuschlagsstoffe kommen gemahlene Gesteine, Sedimentgesteine sowie anorganische Recyclingmaterialien wie Schlacke, gemahlener Ziegel- oder Bauschutt in Frage, soweit bei letzteren gewährleistet ist, dass die fertige Oberfläche des Werkes geschlossen ist, so dass kein Angriff von korrosiven Verbindungen auf die Zuschlagsstoffe erfolgen kann.
Bevorzugt werden als mineralische Zuschlagsstoffe solche mineralischen Komponenten, welche durch Säuren, insbesondere biogene Schwefelsäuren, nicht angegriffen werden. Hierzu gehören vor allem Quarz und andere im Wesentlichen aus Oxiden des Siliziums (SiO₂, Si_xO_y) bestehende Mineralien.
Es können als Zuschlagsstoffe weiterhin Faserstoffe zugegeben werden, wie GfK-Fasern, Metallfasern, Zellulosefasern, Kohle- oder Glasfasern.
Als Bindemittel kommen bei Raumtemperatur flüssige, polymerisierbare organische Monomere in Frage. Eine große Fülle bekannter Ausgangsstoffe für die Herstellung von Reaktionsharzen kommt dafür in Betracht, so z. B. die Ausgangsstoffe von Polyester- und Epoxydharzen. Beispielhaft dafür sind die zur Polyester- bzw. Epoxyd-Herstellung verwendeten Monomere auf Basis von Eisphenol A, welche durch Reaktion desselben mit Phosgen bzw. Epichlorhydrin herstellbar sind. Beispiele solcher Harze sind unter anderem die in der DIN 18820 Teil 1 (Deutsches Institut für Normung) unter den Gruppen 0 bis 6 beschrieben Harze (heute DIN 13121). Ebenso kommen die Polymere und Copolymere in Frage, die in DIN 7728, Teil 1, beschrieben sind.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein polymerisierter Baustoff zur Verfügung gestellt, der aus dem vorstehend beschriebenen Baustoff durch Aushärtung herstellbar ist.
Der erfindungsgemäße Baustoff unterscheidet sich vom aus dem Stand der Technik bekannten Polymerbeton durch die Zusammensetzung der Zuschlagsstoffe im Hinblick auf deren Körnung, die Viskosität des Bindemittels sowie dessen Anteil an der Zusammensetzung des Baustoffes.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beträgt das Verhältnis zwischen mineralischen Zuschlagsstoffen und polymerisationsfähigem Bindemittel 85:15 oder darüber. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform beträgt das Massenverhältnis von mineralischen Zuschlagsstoffen zu polymerisationsfähigem Bindemittel 89,5:10,5 oder darüber, insbesondere 91:9, 92:8 oder 93:7.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Polymerbeton zur Verfügung gestellt, der Zuschlagsstoffe einer Körnung von unter 1 mm, bevorzugt unter 0,1 mm, weiter bevorzugt unter 0,063 mm, noch weiter bevorzugt unter 0,036 mm bis unter 0,01 mm, enthält.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Polymerbeton zur Verfügung gestellt, der als Zuschlagsstoff pyrogene Kieselsäure zur Einstellung der Viskosität des organischen Bindemittels im monomeren Zustand enthält.
Bevorzugt wird ein organisches Bindemittel, welches eine Viskosität von mehr als 280 mPa·s aufweist. Diese kann durch Zugabe von Zuschlagsstoffen wie Quarzmehl einer Körnung unter 0,1 mm, bevorzugt unter 0,036 mm bis unter 0,01 mm, und/oder durch Zugabe von Kieselsäure erreicht werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind dabei 40% (alle Prozentangaben im Weiteren sind als Masse-% zu verstehen) der im Baustoff vorhandenen mineralischen Zuschlagsstoffe von einer Körnung ≤ 2 mm. Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind mehr als 42%, 50%, 75%, 85% oder 95% der im Baustoff enthaltenen mineralischen Zuschlagsstoffe von einer Körnung ≤ 2 mm.
Auch bei Baustoffen, welche vorwiegend Zuschlagsstoffe größerer Körnung enthalten, können erfindungsgemäß Zuschlagsstoffe einer geringen Körnung zugegeben werden, um dem Baustoff die für die Applikation im Spritzbeton-Verfahren geeignete Konsistenz zu verleihen.
Vor der Verarbeitung zu einem ausgehärteten Baustoff müssen die Hilfsstoffe der Polymerisierung zugegeben werden, je nach zugrunde liegendem Monomerreaktionsstarter, -härter, -beschleuniger und/oder -inhibitor.
Gegenstand der Erfindung ist weiterhin ein Verfahren, mit dem ein Baustoff, welcher mineralische Zuschlagsstoffe sowie ein Bindemittel aus organischen polymerisierbaren Monomeren und die für die Polymerisierung des Bindemittels notwendigen Reaktionsmittel, wie Radikalstarter, Kettenverlängerer, Härter, Beschleuniger und/oder Inhibitoren umfasst, unter Druck auf ein Teil, z. B. eine Wand, eines Bauwerks appliziert wird, so dass mindestens ein Teil des Baustoffs an der Wand haften bleibt und durch Polymerisierung des Bindemittels verfestigt.
Das Verfahren ist prinzipiell für alle Kanalquerschnitte geeignet.
Bevorzugt wird dabei ein Baustoff in einer geschlossenen Leitung zu der Stelle des Bauwerks gefördert, an der er eingebaut werden soll, und mit einem Druck von 1,5 bis 15 bar (1,5 × 10⁵ Pa bis 1,5 × 10⁶ Pa) auf die Wand beschleunigt, auf die der Baustoff aufgebracht werden soll.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird dabei die Mischung aus flüssigem Bindemittel-Monomer und mineralischen Zuschlagsstoffen bis an die Düse gefördert, aus der heraus der Baustoff an seinen Applikationsort geschleudert wird, die zur Polymerisierung des Bindemittels erforderlichen Verbindungen werden diesem dann erst unmittelbar vor dem Herausschleudern zugesetzt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden dem erfindungsgemäßen Baustoff ein erster Zusatzstoff, der für die Polymerisierung notwendig ist, unmittelbar vor dem Eintritt in die Austrittsdüse in einer ersten Mischkammer zugegeben, und ein zweiter für die Polymerisierung erforderlicher Zusatzstoff wird direkt in der Austrittsdüse zugegeben.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein erster für die Polymerisierung notwendiger Zusatzstoff einer Mischung von Monomeren des Bindemittels und Zuschlagsstoffen zugegeben, diese werden an den Applikationsort gefördert und direkt vor Einspritzung wird ein zweiter Zusatzstoff (Starter) zugemengt.
Die Erfindung wird im Folgenden in Figuren und Beispielen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine Prinzipienskizze eines Nassspritzverfahrens als Dünnstrom- oder Dichtstromverfahren;
2 eine Prinzipienskizze einer Verfahrensalternative des Trockenspritzverfahrens;
3 eine Prinzipienskizze einer weiteren Verfahrensalternative des Trockenspritzverfahrens;
4 die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens in einem Kanalquerschnitt;
5 zwei Alternativen der Struktur eines mit dem erfindungsgemäßen Verfahren sanierten Altkanals im Querschnitt;
6 zwei Alternativen der Struktur eines mit dem erfindungsgemäßen Verfahren sanierten Altkanals im Querschnitt;
7 eine weitere Alternative der Struktur eines mit dem erfindungsgemäßen Verfahren sanierten Altkanals im Querschnitt;
8 die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens in einem Altkanal im Längsschnitt.
9 eine weitere Alternative des Einbauverfahrens im Kanal im Längsschnitt.
Beispiel 1 – Herstellung eines zum Auftrag im Spritzbeton-Verfahren geeigneten Polymerbetons:

Die folgenden Tabellen geben Zusammensetzungen sowie die Materialeigenschaften von beispielhaften Baustoffen an. Die Prozentangaben sind dabei auf die Masse bezogen. Es wird mit einer spezifischen Dichte von 1,1 für das Harz gerechnet. Härter und Beschleuniger fließen nicht in die Berechnung ein.

Proben-Nr.	Labor-Nr.	Breite mm	Höhe mm	Länge mm	Rohdichte g/cm³	Bruchkraft KN	Druckfestigk. N/mm²	Bruchkraft KN	Biegesp. N/mm²
2	L 535	79	79,5	400	2,33	650	102,2	26,4	19
Rohstoffe	%	gr.
Q-Mehl	9,23	554
Sand 1–1,6	7,45	500
Sand 0–2	28,19	1692
Kies 2–8	29,26	1756
Kies 8–16	22,84	1370
		ml.
Harz	10,5	700	PET
Härter	2	14	MEKP
Beschl.	1	7 + 5,6	Co 1%ig + 0,8% Amin i. Lösg 50%ig
Gesamt	100		ohne Härter u. Beschl.

Tabelle 1.

Proben-Nr.	Labor-Nr.	Breite mm	Höhe mm	Länge mm	Rohdichte g/cm³	Bruchkraft KN	Druckfestigk. N/mm²	Bruchkraft KN	Biegesp. N/mm²
3	L 536	79,5	80	400	2,29	610	95,3	24,2	17,1
Rohstoffe	%	gr.
Q-Mehl	7	470	1. m.BP gemischt
Sand 1–1,6	7,45	500
Sand 0–2	26,05	1750	2. m.BP u. Q.-Mehl gem.
Kies 4–5	49	3290
Kies 8–16	0	0
		ml.
Harz	10,5	700	Scott-Bader (ca. 300 mPa·s)
Härter	3,5		BP-Pulver, 50%ig
Beschl.	2		DMA, 10%ig
Gesamt	100		ohne Härter u. Beschl.

Tabelle 2

Proben-Nr.	Labor-Nr.	Breite mm	Höhe mm	Länge mm	Rohdichte g/cm³	Bruchkraft KN	Druckfestigk. N/mm²	Bruchkraft KN	Biegesp. N/mm²
4	L 537	79,5	80,5	399	2,27	680	105,6	²⁷ ^, ⁴	19,1
Rohstoffe	%	gr.
Q-Mehl	8,45	620	Alle Feststoffe mit 0,3% Byk C8000 trocken gemischt und 10 Tage unter Luftabschluß gelagert.
Sand 1–1,6	7,65	500
Sand 0–2	26,3	1890
Kies 2–8	27,3	1970
Kies 8–16	21,3	1535
		ml.
Harz	10,5	700
Härter	2	14
Beschl.	1	7
Gesamt	100		ohne Härter u. Beschl.

Tabelle 3

Proben-Nr.	Labor-Nr.	Breite mm	Höhe mm	Länge mm	Rohdichte g/cm³	Bruchkraft KN	Druckfestigk. N/mm²	Bruchkraft KN	Biegesp. N/mm²
7	1540	79,5	82	400	2,3	670	102,1	²⁷ ^, ⁷	18,7
Rohstoffe	%	gr.
Q-Mehl	8,45	554	Alle Feststoffe mit 0,3% Byk C8000 trocken gemischt und 10 Tage unter Luftabschluß gelagert.
Sand 1–1,6	7,65	500
Sand 0–2	26,3	1719
Kies 2–8	27,3	1785
Kies 8–16	21,3	1393
		ml.
Harz	9	600
Härter	2	14
Beschl.	1	7
Gesamt	100		ohne Härter u. Beschl.

Tabelle 4

Proben-Nr.	Labor-Nr.	Breite mm	Höhe mm	Länge mm	Rohdichte g/cm³	Bruchkraft KN	Druckfestigk. N/mm²	Bruchkraft KN	Biegesp. N/mm²
9	L 542	79	80	400	2,31	600	93,8	25,2	17,9
Rohstoff	%	gr.
Q-Mehl	7	420
Sand 0–1	35	2130	aus 0–2 abgesiebt
Kies 4–5	49	2980	aus 2–8 abgesiebt
Kies 8–16	0	0
		ml.
Harz	9	500	Scott-Bader (ca.300 Pa·s)
Härter	2	12
Beschl.	1	6
Gesamt	100		ohne Härter u. Beschl.

Tabelle 5

Proben-Nr.	Labor-Nr.	Breite mm	Höhe mm	Länge mm	Rohdichte g/cm	Bruchkraft KN	Druckfestigk. N/mm²	Bruchkraft KN	Biegesp. N/mm²
10	L 543	79,5	80	399,5	2,29	640	100	27	19,1
Rohstoff	%	gr.
Q-Mehl	7	420
Sand 0–1	35	2130	aus 0–2 abgesiebt
Kies 5–8	49	2980	aus 2–8 abgesiebt
Kies 8–16	0	0
		ml.
Harz	9	600	Scott-Bader, thixotropiert
Härter	2	12
Beschl.	1	6
Gesamt	100		ohne Härter u. Beschl.

Tabelle 6

Beispiel 2 – Vorbereitung eines Altkanals zur Sanierung:
a) Vorbereitung der Oberflächen
Alternative 1): Die zu behandelnde Oberfläche des Altkanals wird mit einem Sandstrahlgerät bearbeitet. Dabei werden lose Altkanalteile, die sog. Sielhaut und weitere Verunreinigungen auf der Oberfläche entfernt. Der Altkanal muss nach Beendigung des Strahlens frei von losen Bestandteilen und von fettenden und trennenden Substanzen sein. Die Vorbereitung kann auch durch alternative geeignete Verfahren wie Schleifen oder Fräsen ausgeführt werden.
Alternative 2): Die Vorbereitung der Oberfläche kann auch durch Einbau einer Trennlage aus z. B. Trennfolie oder Platten (z. B. aus Kunststoff) erfolgen. Die Trennlage dient dem Trennen von Altkanal und neu herzustellender Oberfläche. Die „Zwischenlage" kann in diesem Zuge als Isolation vor Feuchtigkeit und als Trennlage zu den Verunreinigungen (Sielhaut etc.) dienen. Für eine ausreichende Befestigung der Trennlage muss Sorge getragen werden.
Des Weiteren kann die Trennlage als Wärmedämmung eingesetzt werden. Die Folien/Platten werden als Thermoelemente (mit Wärmedämmeigenschaften durch Materialstärke oder Schichtbauweisen unterschiedlicher Materialien) oder mit Heizschlangen (Begleitheizung) ausgeführt. Bei dem Einsatz als Thermoelement wird die Reaktionswärme des chemischen Prozesses im Polymerbeton genutzt, um im Polymerbeton ausreichende mechanische Eigenschaften zu erzeugen, bzw. bei Einsatz der Heizschlangen erfolgt ein Erwärmen der Folie/Platten und gibt die Wärme an den Polymerbeton ab.
Bei Einsatz einer Wärmedämmfolie kann auf die nachfolgend beschriebene Bewetterung ggf. verzichtet werden, sofern keine Kondensation in dem Kanal entstehen kann.
Soweit das hergestellte Bauwerk Temperaturwechseln ausgesetzt ist, muss die herzustellende Polymerbetonapplikation in statisch bestimmten Abständen Dehnungsfugen zur spannungsfreien Längenänderung erhalten. Die Dehnungsfugen werden durch zuvor eingebrachte Profile hergestellt oder durch nachträgliches Schneiden von Fugen mit zugehöriger dauerelastischer Dichtung.
b) Bewetterungsschleusen
Es ist wichtig, dass bei der Anwendung des Verfahrens die Kondensation von Wasser an der Wand oder auf den während des Verfahrens entstehenden Schichten des Baustoffes vermieden wird. Bei Kanaltemperaturen unter 12 Grad Celsius und/oder hoher Luftfeuchtigkeit, die zu Kondenswasserbildung auf der Kanaloberfläche führt, muss erwogen werden, ob Schleusen erforderlich sind. Die Schleusen werden am Anfang einer Haltung und am Ende einer Haltung eingebaut. Dieser abgeteilte Abschnitt wird mittels trockener Warmluft bewettert. Die Bewetterung soll den Kanal erwärmen und gleichzeitig das Entstehen von Kondenswasser ausschließen bzw. die Feuchtigkeit aus dem Kanal transportieren.
Die Schleusen können auch in kürzeren oder längeren Abschnitten als eine Haltungslänge eingesetzt werden. Bei längeren Abschnitten müssen dazwischen liegende Einbauten, wie z. B. Schächte und Überlaufbauwerke, mit abgedichtet werden, um einen Wärmeverlust und Feuchtigkeitseintrag zu verhindern.
Die Bewetterung erfolgt durch baustellenübliche Heizgeräte, gegebenenfalls mit integriertem Entfeuchter. Die Zuführung warmer Luft geschieht mit Schlauchsystemen in den Kanal hinein. Dabei wird das Schlauchsystem durch die Bewetterungsschleusen hindurch in den Kanal geführt. Der Kanaleintritt der Schlauchführung kann auch an jeder anderen Stelle des zu bewetternden Kanalabschnitts erfolgen.
Die Schleusen werden in den Kanal eingebaut und schließen diesen gegen die Außenluft ab. Die Schleusen können aus unterschiedlichem Material gefertigt sein. Sie können als einfache Folie ausgeführt werden oder als starre Einbauten aus Metall, Kunststoff etc. bestehen. Die Schleuse kann gespreizt mit Lippendichtung ausgeführt werden oder gegen den vorhandenen Kanal verdübelt werden. Die Abdichtung zwischen Kanalwand und Schleuse kann durch Lippendichtungen geschehen oder durch Injektion einer Verschlussmasse.
c) Haftgrund/Primer
Auf die vorbereitete Kanalwand wird ein sog. Haftvermittler/Primer aufgetragen. Beispielhaft kommen hier Verbindungen auf Basis von Polyurethan oder Epoxidharzen, gegebenenfalls vorbeschleunigt durch Zugabe von Aminen oder Kobaltverbindungen. Der Haftvermittler funktioniert als „Brücke" zwischen Altkanaloberfläche und zu applizierendem Polymerbeton. Hierdurch soll beim Auftragen der ersten Polymerbetonspritzlage ein Abrutschen oder Herunterfallen des Spritzgutes verhindert werden. Zudem wird durch die Haftbrücke eine Verbindung zwischen Altkanal und Spritzbeton erreicht.
Der Haftgrund wirkt auch als Feuchtigkeitssperre gegen Feuchtigkeit aus der Altkanalwandung. Diese Feuchtigkeitssperre ist durch den o. g. Haftvermittler möglich oder wird in einem zweiten Schritt durch einen weiteren Auftrag eines geeigneten Materials aus Epoxidharz, herkömmlichem Spritzbeton auf Zementbasis oder als „verlorene Schicht" einer ersten Spritzbetonlage aus Polymerbeton hergestellt.
Auf den Haftgrund kann bei Einsatz von Feuchtigkeit isolierendem Material wie Platten verzichtet werden. Bei Einsatz dieses Materials wird der Kanal mit der Folie/Platte auf ganzem Querschnitt und in ganzer Länge ausgekleidet. Der gespritzte Polymerbeton wird auf die Folien-/Plattenoberfläche aufgetragen. Die Folien-/Plattenoberfläche kann zusätzlich mit einer haftungsbegünstigenden Beschichtung versehen sein oder in einem zusätzlichen Arbeitsgang versehen werden.
d) Materialauftrag
Als Vorbereitung zum Materialauftrag wird ein erfindungsgemäßer Baustoff direkt auf die vorbereitete Wand appliziert werden. Um einen hohen Rückprall des Spritzgutes zu minimieren, kann eine Bewehrungslage aus Baustahl als Matte oder Stabstählen eingebaut werden. Der Einbau der Bewehrungslage aus Geotextilien oder GfK-/CFK-Matten, Gewebe oder GfK-Stäben ist möglich. Der Einbau ist auch mit so genanntem Faserbeton möglich. Hierbei wird dem Spritzgut GfK-Fasern oder Stahlfasern beigemischt und mit appliziert. Beide Möglichkeiten, das vorherige Einbauen einer Bewehrungslage und das Fasermaterial, können die mechanischen Eigenschaften des Polymerbetons verbessern, so dass die statisch erforderliche Wandstärke minimiert werden kann oder die applizierte Wandstärke höhere statische Eigenschaften erhält.
Je nach Erfordernis wird die gesamte Wandstärke in einer oder mehreren Schichten aufgetragen. Dabei können die Korngröße und die Sieblinie der Kornzusammensetzung variieren, oder es wird mit der gleichen Sieblinie und Korngröße appliziert.
Der erste Materialauftrag sollte mit einem Größtkorn von 2 mm bis 4 mm aufgetragen werden. Diese erste vorgelegte Feinschicht verringert den Materialrückprall der weiteren Schichten, insbesondere dann, wenn sie gemäß einer bevorzugten Ausführungsform noch nicht vollkommen ausgehärtet ist. Die weiteren Schichten können mit einem größeren Korn appliziert werden. Größtkorn von 4 bis 16 mm, zum Beispiel in Stufen von 4 mm, 8 mm oder 16 mm.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird die zweite Schicht aufgetragen, bevor die erste Schicht vollkommen ausgehärtet ist. Dadurch wird die Haftung der zweiten Schicht auf der ersten Schicht verbessert. Dieses Vorgehen kann auch bei allen weiteren Schichten angewandt werden.
Die erste vorgelegte Schicht kann dem Ausgleich von Unregelmäßigkeiten in der Kanalgeometrie dienen. Der erste Auftrag ist als verlorene Schicht der Wärmedämmung und der Feuchtigkeitssperre dienlich. Diese Schicht kann dann statisch nicht angesetzt werden, so dass die tatsächliche Schichtstärke nicht der statisch wirksamen entspricht.
Als Finish ist eine harzreiche Innenschicht zur Glättung der Oberfläche möglich. Hierbei wird die Rezeptur so verändert, dass dem Harz nur Feinstfüllstoffe (Zuschläge kleiner 1 mm) zugegeben werden. Es kann auch komplett auf die Zuschläge verzichtet und eine Reinharzschicht als Finish appliziert werden (Coating).
e) Ausrüstung und Geräte
Silo: Das Materialsilo wird mit einem Werksgemisch entsprechend der geforderten Rezeptur befüllt. Die erforderliche Sieblinie wird direkt bei dem Materialzulieferer zusammengestellt. Alternativ werden Kornfraktionen angeliefert und auf der Baustelle entsprechend der Rezeptur dosiert. Das Silo ist beheizt und hält die Zuschläge auf einem Temperaturniveau von ca. 20–30 Grad Celsius. Es ist auch ein unbeheiztes Silo möglich, dann wird der frische Polymerbeton über die Bewetterung auf das notwendige Niveau erwärmt.
Das Harz wird in einem gesonderten Silo oder Tank auf der Baustelle gelagert und wird vorzugsweise bei einer bestimmten Temperatur, max.28 Grad Celsius, gehalten.
Applikationsgerät: Das Gerät zur Polymerbetonapplikation wird, entsprechend der herkömmlichen Geräte, als Trockenspritzgerät oder Nassspritzgerät ausgeführt. Die Modifikation beider Geräte liegt in der Zuführung des Härters in den Spritzarm (Handgerät halb-kinematisches oder kinematisches Gerät). Soweit flüssiger Härter verwendet wird, darf dieser dem Polymerbeton im Trocken- oder Nassspritzverfahren erst kurz vor Austritt aus der Düse beigemengt werden. Der Härter wird gekühlt gelagert und in einer separaten Leitung/Schlauch dem Spritzarm zugeführt. Die Zuführung und Durchmischung mit den weiteren Komponenten des Polymerbetons geschieht unmittelbar vor der Düse und/oder wird durch das Herausschleudern entsprechend des Sprühbildes der Düse mit den übrigen Komponenten durchmischt.
Alternativ kann pulverförmiger Härter verwendet werden, welcher mit Feinstfüllstoffen aus einem Vorratsbehälter zur Düse transportiert wird.
Weiterhin ist die vorherige Zuführung in eine Schnecke oder Wendel (allg. Statikmischer genannt) in den Spritzarm zur Durchmischung aller Komponenten möglich. Weiterhin ist die Zuführung über eine dünne Röhre (Venturiprinzip) in den Strom des sonstigen Spritzgutes/Harzes zur Durchmischung möglich. Die Durchmischung des Polymerbetons mit den Reaktionsmitteln geschieht immer erst im Spritzarm der Applikationsanlage, bzw. unmittelbar vor Austritt aus der Düse.
Eine Ausnahme ist die Zuführung von Härter als Granulat oder Pulver. Diese Variante ermöglicht die Zuführung des Härters in die Zuschlagstoffe. Die Zuschläge werden dann mit dem trockenen Härtergranulat oder Härterpulver vermischt und in den Spritzarm gefördert. Die durchmischten Zuschläge werden in dem Spritzarm mit den o. g. Mischorganen mit Harz gemischt und appliziert.
Eine separate Zuleitung des Härters als Granulat oder Pulver ist entsprechend der vorgenannten Flüssigvariante möglich.

1: Silo Zuschläge, z. B. 0–2 mm, 0–4 mm
2: Silo Polyesterharz temperiert, max. 28 Grad Celsius
3: Beschleuniger Additive
4: Härter mit Kühlung
5: Pumpe (Kolbenpumpe) oder Dosierblasschnecke
6: Kompressor mit Druckluft
7: separate Härterzuführung
8: homogen durchmischter Polymerbeton ohne Härter
9: Vorratssilo Zuschläge
10: Spritzkessel
11: Additive-Behälter
12: Silo Polyesterharz
13: Statikmischer oder andere mögliche Einrichtung zum homogenen Durchmischen
14: Dosierblasschnecke
15: Beschickung Trocken-Mischgut
16: Trockenspritzdüse
17: Spritzgutförderung
18: Zuschläge aus dem Silo
19: Silo mit trockenen Zuschlägen als Granulat oder Pulver
20: Harz
21: Zuschläge
22: Härter in die Düse oder vor dem Statikmischer oder Venturi
23: Düse
24: Bestandskanal
25: Vollautomatisches Applikationsgerät
26: Applikationsarm mit Düse, beweglich
27: Spannbare Gliederkette zur geometrischen Abbildung des Altkanals
28: Laufwagen zum Abfahren des Altkanals
29: Haftvermittler; bei feuchten Untergründen und wenn erforderlich, bei Druckluft kann evtl auf Haftvermittler verzichtet werden.
30: Polymerbetonapplikation, je nach statischer Vorgabe mehrlagig oder in einer Lage aufgetragen
31: Trennlage als Feuchtigkeitsisolation oder Wärmedämmung
32: Verlorene Vorlageschicht aus z. B. Polymerbeton, Zementbeton, Zementbeton mit Anteilen von organischen Monomeren.
33: Keine Trennlage, da Untergrund trocken, frei von losen Bestandteilen und fettfrei; Neubaukanal, Bestandskanal wie Neubau.
34: Polymerbetonapplikation in einer oder mehreren Lagen mit oder ohne Faserzement
35: Trennlage als Haftvermittler
36: Polymerbetonapplikation
37: Bewehrungslage als z. B. Geotextil, GFK-Stab, Matte, Kohlefaserstab/-matte; Stahlstab/-matte
38: Schleuse im Applikationsabschnitt
39: Schleuse
40: Zuleitungen
41: Trockene Zuluft, temperiert
42: Steuerstand zur Regelung des Applikationsgerätes und der Dosierung
43: Applikationsgerät als: Spritzbetongerät, Schleuderbetongerät, entsprechend der Prinzipienzeichnung vollautomatisches Gerät
44: Filter für Styrole (evtl. Aktivkohle)
45: Abluft

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

- DIN 18820 Teil 1 [0013]
- DIN 13121 [0013]
- DIN 7728, Teil 1 [0013]

Claims

Baustoff, umfassend mindestens einen mineralischen Zuschlagsstoff und mindestens eine polymerisierbare organische Verbindung als Bindemittel, gekennzeichnet dadurch, dass das Verhältnis zwischen dem mindestens einen mineralischen Zuschlagsstoff und der mindestens einen polymerisierbaren organischen Verbindung größer oder gleich 85 Massenteile zu 15 Massenteilen ist.
Baustoff gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis zwischen dem mindestens einen mineralischen Zuschlagsstoff und der mindestens einen polymerisierbaren organischen Verbindung größer oder gleich 90 Massenteile zu 10 Massenteilen ist.
Baustoff gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis zwischen dem mindestens einen mineralischen Zuschlagsstoff und der mindestens einen polymerisierbaren organischen Verbindung größer oder gleich 92 Massenteile zu 8 Massenteilen ist.
Baustoff gemäß mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens 40 Masse-% des mineralischen Zuschlagsstoffs oder der mineralischen Zuschlagstoffe eine Körnung ≤ 2 mm aufweist.
Baustoff gemäß mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens 50 Masse-% des mineralischen Zuschlagsstoffs oder der mineralischen Zuschlagstoffe eine mittlere Körnung ≤ 2 mm aufweist.
Baustoff gemäß mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Baustoff mindestens einen Zuschlagsstoff mit einer mittleren Körnung von kleiner gleich 0,1 mm umfasst.
Baustoff gemäß mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Baustoff Kieselsäuren umfasst.
Verfahren zum Aufbringen eines Baustoffes auf eine Oberfläche, bei welchem ein Baustoff, welcher mindestens einen mineralischen Zuschlagsstoff und mindestens eine polymerisierbare organische Verbindung umfasst, unter Druck auf die Oberfläche appliziert wird, so dass mindestens ein Teil des Baustoffs an der Oberfläche haften bleibt und durch Polymerisierung des Bindemittels verfestigt.
Verfahren gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis zwischen dem mindestens einen mineralischen Zuschlagsstoff und der mindestens einen polymerisierbaren organischen Verbindung größer oder gleich 85 Masseteilen zu 15 Massenteilen ist.
Verfahren gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis zwischen dem mindestens einen mineralischen Zuschlagsstoff und der mindestens einen polymerisierbaren organischen Verbindung größer oder gleich 90 Massenteile zu 10 Massenteilen ist.
Verfahren gemäß mindestens einem der vorstehenden Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens 40 Masse-% des mindestens einen mineralischen Zuschlagsstoffs eine mittlere Körnung ≤ 2 mm aufweisen.
Verfahren gemäß mindestens einem der vorstehenden Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens 50 Masse-% des mindestens einen mineralischen Zuschlagsstoffs eine mittlere Körnung ≤ 2 mm aufweisen.
Verfahren gemäß mindestens einem der vorstehenden Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Baustoff Zuschlagsstoffe einer mittleren Körnung von kleiner gleich 0,1 mm umfasst.
Verfahren gemäß mindestens einem der vorstehenden Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck 1,5 bis 15 bar (1,5 × 10⁵ Pa bis 1,5 × 10⁶ Pa) beträgt.