DE19701420A1

DE19701420A1 - Außenbelag mit wasserdurchlässigen Eigenschaften

Info

Publication number: DE19701420A1
Application number: DE19701420A
Authority: DE
Inventors: Andreas Dipl In Steidle-Sailer
Original assignee: QUARZ COLOR STEIDLE BAUSTOFF G
Current assignee: QUARZ COLOR STEIDLE BAUSTOFF G
Priority date: 1996-12-27
Filing date: 1997-01-17
Publication date: 1998-07-09
Also published as: DE59707121D1

Description

Die Erfindung betrifft einen Außenbelag mit wasserdurchlässigen Eigenschaften.

Stand der Technik

In den letzten Jahren ist das Problem der Entwässerung von Außenbelägen aller Art in hohem Maße aktuell geworden. Zunehmend wird angestrebt, daß aus Niederschlägen und Schneeschmelze anfallende Wasser nicht mehr einer zentralen Kläranlage oder wasser-Sammeleinrichtung zuzuleiten. Befestigte Flächen sollen deshalb nicht versiegelt, sondern entsiegelt werden, damit das Wasser unmittelbar vor Ort großflächig durch den Belag selbst versickern kann. Hierfür sind wasserdurchlässige Pflasterelemente in Form von Platten, Pflastersteinen, Verbundsteinen und dergleichen bekannt geworden, die zur Pflasterung von Gehwegen, Außenanlagen oder Straßenbeläge usw. dienen (siehe DE 39 09 169 A1). Bei diesem bekannten wasserdurchlässigen Pflasterelement handelt es sich um einen Mehrschichtenaufbau, der insbesondere aus einer dünnen, wasserdurchlässigen oberen Natursteinschicht und aus einer dickeren, wasserdurchlassigen Betonschicht besteht.

Eine ähnliche Lösung wird in der EP 0 722 014 A1 angestrebt, mit einem Mehrschichtverbundstein, dessen Hinterbetonschicht aus einem porösen, wasserdurchlässigen Material besteht.

Das Problem der Entwässerung von insbesondere Verkehrsflächen ist weiterhin in der Veröffentlichung Muth: "Entwässerung von Verkehrsflächen" in s + t 48 (1994), Seite 12 ff beschrieben.

Für Zufahrtswege zu Privatgaragen, Gartenwege, Pkw-Abstellplätzen usw. werden nach wie vor meist Asphalt oder Beton verwendet. Hiermit ist zwar eine gute Haltbarkeit verbunden. Es findet jedoch eine totale Versiegelung des Bodens statt, so daß zwingend ein Gefälle und aufwendige Anordnungen von Entwässerungsschächten oder -rinnen mit entsprechenden Anschluß an die Kanalisation erforderlich sind.

Sofern man hierfür Beton-Kleinpflaster verwendet, gilt hierfür ähnliches, wenn dieses nicht als sickerfähiges Pflaster ausgebildet ist. Bei Pflastern selbst hat es sich als nachteilig gezeigt, daß die Fugen verschlammen und häufig mittels Zementmörtel ausgefüllt werden, um eine bessere Fixierung der Steine zu erzielen. Für starke Niederschläge mußten deshalb trotzdem Abflüsse geschaffen werden.

Die Versiegelung des Bodens durch entsprechend wasserundurchlässige Beläge wurde deshalb in den letzten Jahren immer mehr angeprangert, da dies zwangsläufig zu einer hohen Zusatzbelastung der Kanäle, Kläranlagen, Vorfluter und Flüsse führte, verbunden mit immer häufig auftretenden Hochwässerschäden.

Zwar hat die Pflastersteinindustrie mit sogenannten "Drainpflaster" versucht, hier eine wirksame Abhilfe zu schaffen (siehe oben genannter Stand der Technik). Auch hier ergeben sich jedoch teilweise Probleme durch Verschmutzung und Verschlammung der Beläge, was die Wasserdurchlässigkeit insgesamt stark gemindert hat.

Sobald ein Wegebelag mit relativ billigem Bindemittel (Zement, Asphalt oder Polymer) hergestellt wird, ist es zwangsläufig erforderlich, daß die Zuschlagsstoffe, wie Kies und Sand, über ein breites Kornspektrum, z. B. 0,1 mm bis 8 oder bis 12 mm nach der sogenannten Fuller-Kurve aufgebaut sind. Diese Kurve steht für höchste Dichtigkeit des Belags. Die jeweils feineren Korngrößen können sich zwischen den nächst größeren Korngrößen einlagern. Damit entsteht ein dichtes Gefüge mit großer Festigkeit, weil Zement oder Asphalt an möglichst vielen Berührungspunkten die Verklebung oder Verkittung und Verfestigung herstellen muß. Es ist selbstredend, daß dies einer guten Wasserdurchlässigkeit widerspricht, was an sich auch gewollt ist.

Aufgabe und Vorteile der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Außenbelag mit guten wasserdurchlässigen Eigenschaften vorzuschlagen, der sich von üblichen sickerfähigen Belägen vorteilhaft unterscheidet. Dabei soll der Belag sowohl eine optimale Wasserdurchlässigkeit aufweisen, als auch vielfältig verwendbar sein und Variationen in der optischen Ausgestaltung bieten.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Sachanspruchs 1 sowie des Verfahrensanspruchs 5 gelöst. In den jeweiligen Unteransprüchen sind vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildungen des davorstehenden Grundgedankens angegeben.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß man einen dauerhaft porösen und extrem wasserdurchlässigen Belag vor allem dadurch erhält, daß ein sehr gut sortierter mit engem Kornaufbau (Einkorn) von z. B. 1 bis 3, oder 2 bis 4 mm möglichst ohne Unter-und Überkorn verwendet wird. Da die Zwischenräume zwischen den Einzelkörnern nicht mit einem Unterkorn ausgefüllt werden kann, entstehen Hohlräume, die eine optimale Entwässerung bewirken. Es müssen allerdings auch sehr gute und damit teure Bindemittel (Kleber) verwendet werden, um an den relativ sehr wenigen Berührungspunkten der nahezu gleich großen und möglichst runden Einzelkörner eine "Verklebung" so stabil zu machen, daß die notwendige Druckfestigkeit und vor allem auch die notwendige Biegezugfestigkeit erzielt wird. Hierzu wird ein spezielles Harzgemisch auf Epoxyd- oder Polyurethanbasis oder dergleichen verwendet.

Man hat die überraschende Erkenntnis erzielt, daß mit optimal vorbereiteten Ausgangsstoffen und der Verwendung von sehr wenig aber extrem guten Harzbindemittel ein optimaler Erfolg garantiert wird. Verwendet man viel Harz zur Bindung der Einzelkörner, werden die Beläge sehr hart und spröde und neigen schnell zum Reißen schon bei geringer Belastung des Belags und insbesondere bei geringem Nachgeben des Untergrunds.

Der richtig vorbereitete Belag wird auf einer gut verdichteten, wasserdurchlässigen Frostschutzschicht aus Kies oder Schotter in herkömmlicher Weise aufgebracht, wobei erfindungsgemäß Beläge mit nur 2 bis 5 cm Stärke herstellbar sind. Die Druckfestigkeit eines solchen Belags entspricht zwar nicht ganz derjenigen von Beton oder Asphalt, dafür erreicht die Biegezugfestigkeit deutlich höhere Werte als bei diesen Materialien, was insbesondere für die Haltbarkeit und Dauergebrauchsfähigkeit von ausschlaggebender Bedeutung ist.

Durch die hohe Grobporigkeit des erfindungsgemäßen Außenbelags ist nicht nur eine sofort wirkende, totale Wasserdurchlässigkeit gegeben, die nach Untersuchungsberichten das rund 100fache gegenüber üblichen Drainpflastern ausmacht. Ein weiterer, hiermit verbundener Vorteil liegt in der selbstreinigenden Wirkung eines solchen Belages durch den schnellen Wasserdurchgang, so daß übliche Verschmutzungen, z. B. durch Reifen oder dergleichen problemlos beseitigt werden können.

Trotz der für diese Beläge sehr geringen Stärke von z. B. 2 bis 5 cm, können aufgrund der hohe Biegezugfestigkeit mit gemessenen Werten von z. B. 4,6 N/mm² derartige Beläge auch bei dauerhafter Belastung z. B. an Pkw-Abstellplätzen verwendet werden, bei denen sich geringe Setzungen des Unterbaus ergeben können. Diese Verformung wird von dem Belag elastisch aufgenommen, ohne daß dieser reißt. Versuche haben ergeben, daß dies bereits bei Belagstärken von 2 bis 3 cm gegeben ist.

Ein besonderer Vorteil der Erfindung liegt auch in der Möglichkeit der Farbgebung während der Vorbereitungshandlungen beim Aufbau des Belags. Hierdurch sind Dekorbeläge mit verschiedenen Farbkornmischungen möglich, die oft aus zwei bis drei Farbkomponenten hergestellt werden und ein hohes Maß an optischer Eleganz darstellen.

Herstellungsverfahren

Bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Belags werden vorzugsweise Quarzfeinkieskörner verwendet, die eine möglichst gute Rundung aufweisen sollen, d. h. es werden zur optimalen Ausführung der Erfindung möglichst keine gebrochenen oder splittigen Körner verwendet.

Die Quarzfeinkieskörner werden in Korngrößen von z. B. 1 bis 3 mm, bzw 2 bis 4 mm verwendet. Zur Vorbereitung des Belags wird dieses Ausgangsprodukt mehrfach sauber gewaschen, danach feuergetrocknet und entstaubt. Die absolute Sauberkeit und Reinheit dieses Ausgangsprodukts ist deshalb wichtig, um eine sonst ständig vorhandene Staubschicht um die Einzelkörner zu vermeiden, die einer späteren Verbindung der Einzelkörner negativ entgegenstehen. Demzufolge ist es erfindungsgemäß besonders vorteilhaft, in einzelnen Chargen die Einzelkörner mit einem Epoxyd- oder PU-Harz in einem ersten Arbeitsgang zu umgeben, um eine Umhüllung und ggf. eine Einfärbung des Einzelkorns zu erreichen. Hierfür wird beispielsweise ein reaktiv verdünntes Epoxyd-Harz verwendet, wie es beispielsweise als "Eurepox 783 der Firma Witco, Bergkamen" bekannt ist, mit einem Aminhärter und Zusatz von entsprechenden Farbpasten. Als Härter können beispielsweise Euredur 46 S bzw. TB 02123 H von der Firma Witco verwendet werden. Die verwendete Härterzugabe bei einer evtl. gewünschten Färbung richtet sich nach dem zu färbenden Farbton. Der Härtety TB 02123 H weist neben einer kürzeren Härtungsgeschwindigkeit eine bessere Vergilbungsstabilität gegenüber dem Härter Euredur 46 S auf, welches sich positiv auf helle Farben bemerkbar macht. Die verwendeten Farbpasten sind in Epoxyd- bzw. Aldehydharz angezeigte Pigmente. Das umhüllende Gefüge des jeweiligen einzelnen Quarzkorns ist demzufolge ein Duroplast und somit weitgehend gegen Chemikalien wie Benzin, Diesel und Öl und auch Frost sowie Tausalz beständig.

Dieser Vorgang der Behandlung der Einzelkörner in einzelnen Chargen mit Epoxyd- oder PU-Harz und ggf. einem jeweiligen Farbzusatz geschieht in einem Mischer. Dabei ist die verwendete Harz/Härterkombination niederviskos, um eine restlose Umhüllung und Färbung des einzelnen Quarzkornes zu gewährleisten. Bei der Einfärbung werden 0,8 bis 1,3 Gewichtsprozent Gesamtharz und Farbpaste zugegeben.

Damit die einzelnen, evtl. farbigen Körner nicht zusammenkleben, wird bei der erfindungsgemäßen Produktherstellung im heißen Luftstrom oder durch große Fallhöhe im Mischer der Trocknungs- und Aushärtungsprozeß abgeschlossen, so daß schließlich nur lose Einzelkörner gleicher Farbe in entsprechenden Chargen abgesackt werden können.

Sollte ein Quarzfeinkies mit guter Rundung als Rundkorn nicht erhältlich sein, kann ggf. das Ausgangsprodukt für den erfindungsgemäßen Belag auch mit gebrochenem Korn (Feinsplitt) hergestellt werden. Dies erfordert allerdings eine höhere Harzzugabe, was den Herstellungsprozeß verteuert. Weiterhin wird aufgrund der geringeren Hohlräume die mögliche Wasserdurchlässigkeit hierdurch vermindert. Bei entsprechenden geringen Anforderungen kann dies jedoch auch genügen.

Ein derart hergestelltes Ausgangsprodukt kann dann zur Belagsherstellung verwendet werden. Die Farbmischung kann beim Belagseinbau in beliebigem prozentualem Gewichtsanteil der einzelnen Farbe je nach Wunsch vorgenommen werden. Bei der Mischung für den Belagseinbau wird ein Basisharz (ohne Reaktivverdünnung) z. B. Eurepox 720 der Firma Witco mit einem geeigneten Härtergemisch verwendet, wobei als Härter beispielsweise ein Arminhärter TB 2123 h verwendet werden kann. Falls erforderlich, kann noch ein sogenanntes Thixotropiermittel hinzugegeben werden, z. B. das Produkt Aerosil R 202 der Firma Degussa. Die Auswahl eines Basisharzes mit dem Arminhärter TB 02123 H verbindet folgende Vorteile bei der Verarbeitung bzw. beim jeweiligen Einsatzzweck:

1. Das Basisharz und Härter reagieren schnell, so daß eine geringe Feuchtigkeitsempfindlichkeit eintritt. Auch werden die Endfestigkeiten schneller erreicht und es werden Verlegungen bis zu einer Temperatur von nur +5° Celsius möglich.
2. Die Endfestigkeiten sind beim Einsatz eines Basisharzes höher als beim reaktivverdünntem Harz.
3. Die Vergilbungsbeständigkeit des Epoxysystemes wird durch den verwendeten Arminhärter TB 02123 H stark verbessert.

Kurz vor dem Einbau wird demzufolge die Farbmischung ggf. aus mehreren Komponenten in einem Hochleistungszwangsmischer vorbereitet, wie er beispielsweise von der Firma Diem bekannt ist. Unter Zugabe von ca. 1 bis 4% farblosem Harz werden die Bestandteile wie oben angegeben gemischt und danach verarbeitet. Bei kleineren Flächen kann dies vom Bodenleger von Hand erfolgen oder aber mit einem speziellen Fertiger, wie er beispielsweise als "Einbaufertiger" der Firma Glocker oder Firma SMG bekannt geworden ist. Der Belag wird dabei gut verdichtet und geglättet und kann fugenlos eingebaut werden.

Das Glätten kann auch mit einem sogenannten Flügelglätter erfolgen, womit die Kellenschläge vermieden werden. Der Flügelglätter sollte vorzugsweise mit Hartplastikflügeln ausgerüstet werden, damit kein Oxidationsabrieb und damit keine Verfärbung der Oberfläche erfolgen kann.

Durch die verwendeten Materialien wird eine hohe Viskosität des Systems (zwischen 5000-60 000 mPa.s) erzielt, wobei bereits bei einem geringen Harzanteil beim Einbau von z. B. nur 2,5 Gewichtsprozent trotzdem eine optimale Verklebung der "Monokörner" erzielt wird, bei gleichzeitiger maximal hoher Wasserdurchlässigkeit. Durch die minimale Menge des verklebenden Harzanteils erfolgt keine Zusetzung des Untergrunds mit Überschußharz, so daß die optimale Wasserdurchlässigkeit gewährleistet ist. Auch dieses so hergestellte Gefüge stellt demnach ein Duroplast dar.

Die Erhärtung des Gefüges erfolgt je nach Temperaturen in ca. 6 bis 24 Stunden. Danach erreicht der Belag eine Druckfestigkeit in der Größenordnung von 11,5 ± 1,3 N/mm² sowie eine Biegezugfestigkeit von 4,6 ± 0,3 N/mm², wie es aus Meßergebnissen vorliegt. Vergleichbare Werte bei Beton liegen in der Größenordnung von 15 bis 25 N/mm² für die Druckfestigkeit aber nur von 1 bis 3 N/mm² für die Biegezugfestigkeit.

Mit dem erfindungsgemäßen Außenbelag werden demzufolge völlig neue Anwendungsbereiche erschlossen. Insbesondere auch in Verbindung mit der dauerhaften Einfärbung des Einzelkorns lassen sich damit attraktive Außenbeläge herstellen, deren Farben langzeitig erhalten bleiben. Die Verwendung derartiger Beläge für wasserdurchlässige Außenbeläge mit ausreichend hoher Belastbarkeit stellt deshalb einen enormen technischen Fortschritt dar.

Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte und beschriebenen Ausführungsbeispiel beschränkt. Sie umfaßt auch vielmehr alle Abwandlungen im Rahmen der Schutzrechtsansprüche. Dabei sind selbstverständlich Variationen bei den Herstellerprodukten möglich, die ähnliche Eigenschaften aufweisen. Maßgeblich ist ein optimales Produkt mit ausreichend hoher Druckfestigkeit und überragender Biegezugfestigkeit im Verhältnis zur Stärke des Belags.

Weiterhin können mit dem gleichen Materialaufbau auch Gehwegplatten und Pflastersteine manuell oder maschinell hergestellt werden.

Claims

1. Außenbelag mit wasserdurchlässigen Eigenschaften, gekennzeichnet durch folgende Merkmalen:
der Belag besteht aus einem Zuschlagsstoff, z. B. Kies, Feinsplitt mit engem Kornband von z. B. 1 bis 3 mm oder 2 bis 4 mm zur Bildung von möglichst großen leeren Zwischenräumen zwischen aneinander grenzenden Einzelkörnern;

- zur Erzielung besserer und insbesondere staubfreier Hafteigenschaften werden die Einzelkörner vorzugsweise mit einer Epoxyd- oder Polyurethan-Harzumhüllung versehen;
- die Verbindung der Einzelkörner zu einem Außenbelag erfolgt mittels eines Klebemittels auf der Basis von Epoxyd- oder Polyurethanharz mit einem Klebemittelanteil von ca. 1 bis 4%;
- der Außenbelag wird in einer Stärke von 2 bis 5 cm ausgeführt.

2. Belag nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Ausgangsprodukt ein feuergetrocknetes Grundkorn aus gut gerundetem Feinkies, insbesondere Quarzkies verwendet wird, mit einer Korngröße von 1 bis 3 mm bzw. 2 bis 4 mm, wobei lose Einzelkörner mit einer Epoxyd- oder Polyurethan-Harzumhüllung verwendet werden.

3. Belag nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Ausgangsprodukt ein gebrochenes Korn als Feinsplitt verwendbar ist.

4. Belag nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Ausgangsprodukt ein loses eingefärbtes Einzelkorn verwendbar ist.

5. Verfahren zur Herstellung eines Außenbelags, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Quarzkieskörner mit einer möglichst guten Rundung und mit einer Korngröße von z. B. 1 bis 3 mm oder 2 bis 4 mm in einem ersten Arbeitsgang mehrfach sauber gewaschen, feuergetrocknet und entstaubt werden und in einzelnen Chargen die losen Einzelkörner mit einem Epoxyd- oder Polyurethanharz umhüllt werden, ggf. unter Zugabe eines Farbzusatzes, und daß das derart hergestellte Produkt aus losen Einzelkörner in einem Mischer unter Zugabe von Klebemittel von ca. 1 bis 4% gemischt und zu einem Belag in einer Stärke von ca. 2 bis 5 cm verlegt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Klebemittel für die Herstellung des Belags auf der Basis von Epoxyd- oder Polyurethanharz verwendet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein fugenloser Einbau mit Verdichtung von Hand oder mittels eines Kleinfertiger erfolgt.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Glätten mit einem Flügelpropeller mit Hartkunststoffblättern erfolgt.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenbelag auf einem wasserdurchlässigen "Betonunterbau" verlegbar ist, der z. B. als Einkornbeton für schwere Belastungen ausgebildet ist.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung der Mischung für den Belagseinbau ein Basisharz oder ein reaktiv verdünntes Harz mit entsprechendem Stellmittel (Tixotropiermittel) verwendbar ist.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der vorbereitende Arbeitsprozeß zur restlosen Umhüllung des Einzelkorns mit einer niederviskosen Harz/Härter-Kombination erfolgt.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einfärbung des Einzelkorns 0,8 bis 1,3 Gewichtsprozent Gesamtharz und Farbpaste zugegeben werden.