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Verfahren zur Herstellung von Kunstharz-Beton.
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Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Kunstharz-Beton
durch Kalthärtung eines Gemisches aus anorganischen Gesteinsfüllstoffen und einem
härtbaren, flüssigen, organischen Bindemittel in Gegenwart eines Deschleunigers
und eines Katalysators.
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Es ist bereits belcannt,- Kunstharz-Beton in der Weise herzustellen,
dass man mit Hilfe üblicher Vorrichtungen,z.B.
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Betonmischern, aus anorganischen Gesteinsfüllstoffen und einem kalthärtenden,
relativ viskosen, organischen Bindemittel eine möglichst homogene Mischung herstellt
und diese Mischung in der für Betonmischungen auf der Grundlage von Zement üblichen
Weise am Anwendungsort ausbreitet. Die Aushärtung des Kunstharz-Betons erfolgt unter
der Einwirkung des enthaltenen Beschleunigers und Katalysators als Kalthärtung,
d.h. ohne äussereWärmezufuhr. Hierbei ist es erwünscht, dass die Aushärtung innerhalb
möglichst kurzer Zeit erfolgt.
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Eine schnell Aushärtung kann zwar durch entsprechende Dosierung von
Beschleuniger und Katalysator ohne weiteres erreicht werden, die Verkürzun der Aushärtezeit
ist jedoch zwangsläufig mit einer entsprechenden Verkürzung auch der Topfzeit, d.h.
der Verarbeitungszeit vom Herstellen der vollständigen Mischung bis zur beginnenden
Aushärtung, erkennbar an einer zunehmenden Viskositätserhöhung bzw. an der Ausbildung
einss gelartigen Zustands, verknüpft. Die bekannten Verfahren erfordern daher eine
sehr schnelle Arbeitswejse und ein portionsweises Herstellen der vollständigen Mischung.
Dennoch lässt es sich nicht vermeiden, dass bei jeder Einzelcharge RückstärnIe in
der Mischmaschine
verbleiben, welche sich zu Verkrustungen zusammenlagern
und langsam den Mischer zuwachsen lassen. Die ausgehärteten Krusten haften in den
meisten Fällen hartnäckig auf den Wandungen des Mischers, so dass ständig ein hoher
Arbeitsaufwand zur gleichzeitigen Reinigung der Maschine während des Mischvorganges
erforderlich ist oder dass die Maschine periodisch abgestellt werden muss, damit
die gebildeten Verkrustungen ausgeräumt werden können.
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Es wurde nun ein Verfahren zur Herstellung von Kunstharz-Beton durch
Kalthärtung eines Gemisches aus anorganischen Gesteinsfüllstoffen und einem härtbaren,
flüssigen, organischen Bindemittel in Gegenwart eines Beschleunigers und eines Katalysators
gefunden, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass man auf einer untergelegten Folie
die anorganischen Gesteinsfüllstoffe in der gewünschten Schichthöhe des zu bildenden
Kunstharz-Betons ausbreitet und diese vorbereitete Füllstoffschicht mit einem kalthärtenden'
flüssigen, organischen Bindemittel tränkt, welches kontinuierlich unter Verwendung
einer im wesentlichen aus zwei Vorratstanks1 zwei Pumpen und einer Mischeinrichtung
bestehenden Vorrichtung dadurch hergestellt wird, dass man mittels der beiden Pumpen
aufeinander abgestimmte Volumenteile des härtbaren, flüssigen, organischen Bindemittels
aus den beiden Vorratstanks fördert, wobei der im ersten Vorratstank befindliche
Teil des Bindemittels den gesamten für die Aushärtung erforderlichen Beschleuniger
und der im zweiten Vorratstank befindliche Teil des Bindemittels den gesamten für
die Aushärtung erforderlichen Katalysator enthält, die beiden Teilströme in der
Mischeinrichtung vereinigt und miteinander vermischt und die Mischung auslaiifen
lässt.
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Das erfindungsgemässe Verfahren vermeidet die aus der kurzen
Topfzeit
resultierenden Nachteile der bekannten Verfahren dadurch, dass die Vermischung der
anorganischen Gesteinsfüllstoffe mit dem kalthärtende n,flüssigen, organischen J3indemittel
nicht in einer Mischmaschine, sondern direkt am Anwendungsort erfolgt. Es weist
ferner den zusätzlichen Vorteil auf, dass die den weit überwiegenden Anteil des
fertigen Kunstharz-Betons bildenden Füllstoffe ohne Rücicsicht auf die Topfzeit
des Bindemittels am Anwendungsort, auch an weniger gut zugänglichen Stellen, verteilt
und ausgebreitet werden können. Die kontirniierliche Herstellung des kalthärtenden,
flüssigen, organischen Bindemittels lässt sich mit Hilfe der erfindungsgemäss zu
verwendenden Vorrichtung so lenken, dass sich die fertige Mischung nur eine ganz
ausserordentlich kurze Zeitspanne innerhalb der ohrleitungen und der Mischeinrichtung
befindet. Dadurch wird eine vorzeitige Aushärtung des Bindemittels vollkommen ausgeschlossen.
Das Bindemittel ist beim Auslaufen aus der Vorrichtung noch so niedrigviskos, dass
es die vorbereitete Füllstoffschicht ohne Schwierigkeiten gleichmässig durchtränkt.
Überraschenderweise wird durch die Aushärtung des nachträglich in die bereits am
Anwendungsort befindliclle Füllstoffschicht eingebrachten Bindemittels ein Kunstharzbeton
gebildet, der in seinen Eigenschaften einem entsprechenden, durch vorheriges Vermischen
aller Komponenten hergestellten völlig gleichwertig ist.
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Die untergelegte folie dient lediglich dazu, ein Durchlanien des niedrigviskosen
Bindemittels durch die Füllstoffschicht und Versickern desselben in tieferen Schichten
des Untergrun zu verhindern Gleichzeitig l-;ird durch die untergelegte Folie die
Schichtdicke des zu bildenden' Kunstharz-Betons entsprechend den jeTeiligen Anforderungen
festgelegt. Im allgemeinen reicht es aus, wenn die verwendete folie eirle
Wandstärke
von etwa 0,1 bis etwa 0,3 mm aufweist. Bezüglich des Folienmaterials gilt nur die
eine Beschränkung, daß es nicht durch das Bindemittel gelöst werden darf. Geeignete
Materialien sind beispielsweise das bevorzugt verwendete Polyäthylen, insbesondere
als Mischpolymerisat mit Isobutylen, Polypropylen, Polyvinylchlorid, Polyäthylenterephthalat,
aber auch Cellulose. Besonders zweckmäßig ist es, wenn bei der Herstellung großflächiger
Scllichten aus Kunstiiarz-Beton die Gesamtfläche der untergelegten Folie zu einem
Stück zusainniengeschweiI3t ist. Es können aber auch einzelne Folienbahnen etwa
10 cm überlappend nebeneinander gelegt werden, wobei gegebenenfalls die Ränder mit
einem Klebeband befestigt werden können. Es ist auch möglich, einzelne Folienbahnen
kreuzweise überlappend zu verlegen, was allerdings die doppelte Folienmenge erfordert.
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Auf der untergelegten Folie werden die anorganischen Gesteinsfüllstoffe
in der geannschten Schichthöhe des zu bildenden Kunstharzbetons ausgebreitet, Dabei
ist es ohne weiteres möglich, auch übliche Verstärkungsmaterialien oder Armierungen
mitzuverlegen. Ebenso können auch Heizelemente in die vorbereitete Füllstoffschicht
eingelegt: werden, z.B.
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elektrische Widerstandsheizmatten oder Rohrleitungen für Hei0-flüssigkeitsbeheizung
des zu bildenden Polymerbetons, besonders an bevorzugten Stellen, z.B. an Brücken,
deren Fahrbahnen im Winter frostfrei gehalten werden solleji. Als Füllstoffe kommen
alle üblicherweise in Kunstharz-Beton und in Beton auf der Grundlage von Zement
verwendeten in Frage, vor allem Sand-und Gesteinsarten aller Körnungsbereiche von
etwa 0,02 bis etwa 50 mm, insbesondere von etwa 0,2 bis etwa 5 mm, aber auch alle
Arten von natürlichem Erdboden. In manchen Fällen kann es zweckmäßig sein, die Füllstoffschicht,
z.B. durch eine Rüttelwalze oder einen Vibrator, zu verdichten.
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Die so vorbereitete, noch bindemittelfreie Füllstoffschicht wird nun
mit einem kalthärtenden, flüssigen, organischen
Bindemittel getränkt,
indem man dieses fortlaufend wie in eine Wanne einlaufen lät, bis der gesamte Hohlraum
zwischen den einzelnen Körnern der Füllstoffschicht damit ausgefüllt ist. Da demnach
der Gesamtbedarf an Bindemittel etwa dem Hohlraumvoluinon entspricht, hängt er in
erster Linie von der Sieblinienzusammensetzung der verwendeten mineralischen Füllstoffmischung
ab. Im allgemeinen benötigt man etwa 5 bis 25 Gew.-d0, insbesondere etwa 10 bis
20 Gew. an Bindemittel, bezogen auf das Gesamtgewicht des zu bildenden Kunstharz-Betons.
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Die erfinclungsgemäß zu verwendenden kalthärtenden, flüssigen, organischen
Bindemittel bestehen im wesentlichen aus einer härtbaren Flüssigkeit auf der Grundlage
monomerer Vinyl- und/ oder Acrylverbindungen und enthalten in homogener Verteilung
eine zur vollständigen Aushärtung ausreichende Menge an mindestens einem Beschleuniger
und an mindestens einem Katalysator.
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Um eine vollständige Durchtränkung der vorbereiteten Bülls-toffschicht
zu gewährleisten, soll die Viskosität des Bindemittels, gemessen bei der jeweiligen
Anwendungstemperatur, im Bereich von etwa l,0 bis etwa 100 cP, vorzugsweise von
etwa 1,0 bis etwa 10 cP liegen. In Besonderen Fällen kann das Bindemittel zusätzlich
auch Barbstoffe oder Pigmente, feinteilige Füllstoffe oder Verdickungsmittel, sowie
gelöste Polymerisate, insbesondere der verwendeten monomeren Vinyl- undtoder Acrylverbindungen,
enthalten. So kann es beispielsweise ein durch partielle Polymerisation hergestelltes
Vorpolymerisat sein. Mit Rücksicht auf die erforderliche Bließgeschwindigkeit soll
jedoch eine Viskosität von etwa 100 cP nicht überschritten werden.
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Besonders vorteilhaft ist die Verwendung solcher kalthärtender, flüssiger,
organischer Bindemittel, deren härtbare Anteile zu etwa 75 bis 100 Gew.% aus monomeren
Estern der Mathacrylsäure und/oder Acrylsäure bestehen und daneben höchstens etwa
25 Gew.% an anderen monomeren Vinyl- undföder Acrylverbindungen enthalten. Besonders
bevorzugt werden
Bindemittel, deren härtbare Anteile zu etwa 50
bis 100 Gew.%, vorzugsweise zu etwa 80 bis loo Gewf. ,ab, , insbesondere zu etwa
90 bis loo Gew. %, aus mollomerell Methacrylsäuremethylester bestehen.
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Weitere Beispiele für geeignete monomere Ester der Methacrylsäure
und/oder Acrylsäure sind n-Butyl-methacrylat, Isobutylmethacrylat, Laurylmethacrylat,
Methylacrylat, Äthylacrylat, n-Butylacrylat, 2-Äthyl-hexylacrylat, sowie insbesondere
mehrfunktionelle Ester der Methacrylsäure und/oder Acrylsäure, wie Äthylenglykoldimethacrylat,
Äthylenglykoldiacrylat, 1,4-Butandioldimethacrylat, 1,4-Butandioldiacrylat, Triäthylenglykoldimethacrylat,
Triäthylenglykoldiacrylat, Trimethylolpropantrimethacrylat, Trimethylolpropantriacrylat,
Pentaerythritdi- und -tetramethacrylat oder Pentaerythritdi- und -tetraacrylat.
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Andere geeignete monomere Vinyl-- und/oder Acrylverbindungen sind
beispielsweise Styrol und substituierte Styrole, Vinylacetat, Acrylnitril oder auch
freie Methacrylsäure und Acrylsäure.
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Die erfindungsgemäss zu verwendenden kalthärtenden, flüssigen, organischen
Bindemittel erfordern -zu ihrer raschen und vollstsindigen Aushärtung einen Gehalt
von-etwa o,5 bis et 3, Gew. , vorzugsweise von etwa l,o bis etwa 2,o Gew-. , eines
Beschleunigers und von etwa 2,0 bis etwa lo,o Gew. ; eines Katalysators, jeweils
bezogen auf das Gewicht der härtbaren Anteile. Als Beschleuniger eignen sich besonders
tertiäre Amine, insbesondere solche mit einem aromatischen und zwei aliphatischen
Resten, z.B. Dimethylanilin, Diäthylanilin, Diäthylolanilin, 4,4 -Bis (dimethylamino)
diphenylnle t äan, Di isopropylolparatoluidin. Besonders bevorzugt wird das
Dimethylparatoluidin.
Als Katalysator eignen vor allem organische Peroxide, insbesondere das bevorzugte
Dibenzoylperoxid oder dessen kernsubsituierte Derivate, wie Dichlorbenzoylperoxid.
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Die Topfzeit der erfindungsgemäss zu verwendenden kalthärtenden flüssigen,
organischen Bindemittel hängt bis zu gewissen Grad in bekannter Weise von der jeweiligen
Anwendungstemperatur sowie von der angewndten Konzentration an Beschleuninger und/
oder Katalysator ab. Einen erheblichen Einfluss üben jedoch auch gegebenenfalls
mitverwendete mehrfunktionelle Ester der Methacrylsäure und/oder ACrylsäure in dem
Sinne aus, dass mit steigendem Anteil der gleichzeitig als Vernetzer wirkenden mehrfunktionellen
Monomeren die gesamte Aushärtungszeit, und damit auch die Topfzeit verkürzt wird.
Es ist ohne weuteres einleuchtend, dass die Topfzeit zweckmässig auf die Viskosität
des verwendeten Bindemittels abgestimmt werden sollte. Für die ganz niedrigviskosen
Bindemittel kann die Topfzeit sehr kurz eingestellt werden, für die etwas höherviskosen
ist eine etwas verlängerte Topfzeit zu empfehlen. Dabei ist es möglich, die beschleunigende
Wrkung gegebeneufalls mitverwendeter nehrfunktioneller Monomerer ganz oder teilweise
durch Verminderung der eingesetzten Menge an j3eschleuniger auszugleichen. So empfiehlt
sich beispielsweise bei ausschliesslicher Verwndung von nur momofunktionellen Monomeren
der Zusatz von etwa 2 Gew. % Beschleuniger, bei Mitverwendung von 10 Gew. % an mehrfunktionellen
Mnonomeren der Zusatz von nur etwa 1 Gew. % Beschleuniger.
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Ein besonders vorteilhaftes Bindemittel enthält als härbare Anteile
90 (1ew. % Methacrylsäuremethylester und lo Gew.
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eines Di- oder Trimethacrylats, insbesonders Triäthylenglykoldimethacrylat.
Die Vernetzung durch das mehrfunkrionelle Monomere verleiht dem fertigen Kunsthartz-Beton
eine erhöhte Elastizität.
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Sehr vorteilhaft ist auch ein Bindemittel, dessen härtbarer Anteil
ausschließlich aus monomerem Methacrylsäuremethylester besteht. Bei der Aushärtung
eines solchen Bindemittels tritt nur ein geringfügiger vertikaler Schrumpf, also
in die Schicht hinein, auf, jedoch kein oder nur ein sehr geringer horizontaler
Schwund, der zur Ablösung von seitlichen Begrenzungen führen würde.
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In diesem Zusammenhang muß berücksichtigt werden, daß die Kompensierung
des horizontalen Schnunpf es auch von der Büllstoffkorngröße abhängt. Bei grobkörnigem
Füllstoff (Teilchengröße 1 mm und größer) wird der Schrumpf völlig kompensiert,
ist der Füllstoff infolge feinster Teilchengröße Thixotropie entfaltend, so kann
sich gegebenenfalls noch geringfügige Randablösung bemerkbar machen.
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Die nachfolgende Tabelle 1 soll einen Eindruck davon vermittell, wie
die Topfzeit verschiedener Bindemittel (ohne Füllstoff) einerseits von der Zusammensczung,
andererseits von der Anwendungstemperatur abhängt. Dabei bedeutet A ein Bindemittel
aus reinem monomeren Methacrylsäuremethylester, welches 2 Gew.% Dimethylparatoluidin
und 10 Gew.% Benzoylperoxid (als 50-ige Paste mit Dibutylphthalat) enthält und B
ein Bindemittel aus 90 Gew. monomerem Methacrylsäuremethylester und 10 Gew.% monomerem
Triäthylenglykolydimethacrylat, welches 1 Gew.% Dimethylparatoluidin und ebenfalls
10rGew.- Benzoylperoxid enthält.
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Tabelle 1
| Temperatur (°C) Topfzeit (Minuten) |
| A B |
| + 20 ca. lo ca. 5 |
| o ca. 15 ca. lo |
| - lo -ca. 3O ca. 15 |
| - 20 ca. 60 ca. 30 |
Allerdings härten die beiden beschriebenen Bindemittel für sich alleine, also ohne
Füllstoff, nicht vollstandig aus, sondern das Bindemittel A ergibt ein schmieriges
Weichharz
und das Bindemittel B ein klebriges, welches Gel. Die
vollständige Aushärtung erfolgt vielmehr nur in Gegenwart des.
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anorganischen Gesteinsfüllstoffes. In der nachfolgenden Tabelle 2
sind die Gesaintaushärtungszeiten von Mischungen aus Sarid/Kies mit etwa 10 bis
etwa 20 Gew. % Bindemittelgehalt für verschiedene Temperaturen angegeben.
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Tabelle 2
| Temperatur (° G) Aushärtungszeit (Minuten) |
| A -R |
| c 20 ca. 30 ca. 20 |
| 0 ca. 45 ca. » 3° |
| -10 # ca. 60 ca. |
| -20 ca. 120 ca. 60 |
Da Viskosität und Topfzeit des verwendeten Bindemittels, sowie die Siebiinienzusainmensetzung
der verwendeten Füllstoffe ohne weiteres den jeweiligen Erfordernissen der Praxis
angepasst werden können, eignet sich das erfindungsgemässe Verfahren nicht nur zur
Herstellung ebener Kunstharz-Betonschichten, sondern auch zur Herstellung geneigter
Flachen mit einer Neigung bis -zu etwa 45°. Es ist ohne weiteres verständlich, dass
die ilerstellung geneigter Flächen durch Verwendung einer Füllstoffmischung mit
erhöltem Gehalt an feinkörnigen Anteilen und durch Verwendung eines niedrigviskosen
Bindemittels mit möglichst kurzer Topfzeit erleichtert wwird.
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Bei der Herstellung ebener Kunstharz-Betonschichten empfiehlt es sich,
eienem geringen Überschuss an Bindemittel zu verwenden, v.m dem vertikalen Schrwnpf
bei der Aushärtung entgegenzuwirken.
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Man lässt hierzu nach vollständiger Durchtränkung der vorbereiteten
Füllstoffschicht
noch weiteres Bindemittel zulaufen, so dass dieses vor Einsetzen der Aushärtung
ein wenig, beispielsweise 1 mm, über die Oberfläche der Füllstoffschicht übersteht.
Dann bildet sich bei der Aushärtung eine Kunstharz-Betonschicht mit glatter Oberfläche
aus.
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Beim erfindungsgemässen Verfahren wird das kalthärtende, flüssige,
organische Bindemittel kontinuierlich unter Verwendung einer Verarbeitungsmaschine
hergestellt, welche im wesentlichen aus zwei Vorratstanks, zwei Dosierpumpen und
einer Mischeinrichtung besteht. Diese Vorrichtung ist so konstruiert, dass keine
Störungen durch vorzeitige Aushärtung des Bindemittels in ihrem Inneren auftreten
können, und dass sie sich selbst reinigt, wenn zu einem beliebigen Zeitpunkt das
Ausfliessenlassen des Bindemittels unterbrochen werden soll.
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Der eine Vorratstank enthält einen Teil der zu. verwendenden härtbaren
Flüssigkeit auf der Grundlage monomerer Vinyl- und/ oder Acrylverbindungen, in welchem
die Gesamtmenge des für die voll ständige Aushärtung der fertigen Mischung benötigten
Beschleuniger gelöst ist. Der Inhalt dieses Vorratstanks ist bei Raumtemperatur
praktisch unbegrenzt lagerfäirig. Der andere Vorratstank enthält den llest. der
zu verwendenden härtbaren Plüs sigkeit, welche für sich alleine elvenfalls bei Raumtemperatur
praktisch unbegrenzt lagerfähig ist. Vor Inbetriebnahme der Vorrichtung wird in
dem im zweiten Vorratstank befindlichen Teil der zu verwendenden bärtbaren Flüssigkeit
die Gesamtmenge des für die vollständige Aushärtung der fertigen Mischung erforderlichen
Katalysators aufgelöst, was innerhalb weniger Sekund zu bewerkstelligen ist. Der
Inbalt dieses Vorratstank ist dann immer noch bei Raumtemperatur mehrere Tage lang
lagerbeständig, ohne dass eine unerwünschte Aushärtung einsetzt. Die beiden Vorratstanks
können ein Fassungsvermögen von beispielsweise je 2500 1 haben
und
auf einem fahrbaren Aggregat, z.fl. auf einem 7 to-Lkw, montiert sein.
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Durch zwei getrennte Pumpen werden nun aus den beiden Vorratstanks
dosierte Mengen des jeweiligen Tankinhalts gefördert und durch Rohr- oder Schlauchleitungen
gepumpt, welche sich an einem T- oder Y-förmigen Itohrstficlc vereinigen. Die in
der Zeiteinheit aus den beiden Vorratstanks geförderten Volumenteile der beiden
Komponenten müssen dabei so aufeinander abgestimmt sein, dass sie zusammen die gesamte
für die vollständige Aushärtung der fertigen Mischung erforderliche Menge sowohl
an Beschleuniger als auch an Katalysator enthalten. Im einfachsten Falle wird dies
dadurch erreicht, dass die zu verwendende härtbare Flüssigkeit zu gleichen Teilen
auf die beiden Vorratstanks verteilt wird, und dass durch zwei in ihrer Leistung
regelbare Pumpen etwa gleiche Volumenteile aus den beiden Vorratstanks gefördert
werden. Hierbei können die beiden Pumpen vorteilhafterweise auf einer gemeinsamen
Welle durch nur einen Motor angetrieben werden.
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Unmittelbar ansch)iessend an das T- oder Y-förmige rohrstück ist eine
Mischeinrichtung eingebaut, die es gestattet, die beiden Komponenten zu homogenisieren.
In vielen Fällen reicht es bereits aus, wenn diese Mischeinrichtung aus einem einfachen
Rohr besteht, in das zur Erzielung einer guten Durchmischung als Strombrecher wirkende
Stahlstifte gegeneinander versetzt eingebaut sind. Bevorzugt werden jedoch handelsübliche
stationäre Mischrohre ohne bewegliche Teile für die Strömungsrerinischung verwendet.
Grundsätzlich ist auch die Verwendung von Mischeinrichtiingen mit beweglichen Teilen,
z.B. einer sich drehenden Lochscheibe, möglich. Mischeinrichtungen ohne bewegliche
Teile sind jedoch einfacher und weniger störungsanfällig, und daher vorzuziehen.
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Nach dem Durchgang durch die Mischeinrichtung läuft das fertige kalthärtende,
flüssige, organische i3indemittel kontinuierlich aus. Es kann beispielsweise direkt
aus einem Auslaufschlauch oder - rohr, über ein Prallblech, über einen Regner, über
eine Breitschlitzdüse oder über eine Sprühdüse auf die vorbereitete Fülistoffschicht
gelenkt werden.
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Da die Leistung der..erfindungsgemäss zu verwendenden Vorrichtung
praktisch nur von der Grösse der beiden Vorratstanlcs und von der Leistungsfähigkeit
der beiden Pumpen abhängt, kann sie auf einfache Weise den Anforderungen der Praxis
angepasst werden. Als Pumpen können Kolbenpumpen, Doppelkolbenpumpen, Membranpulnpen
oder auch Kreiselpumpen angewandt werden. Letztere zeichnen sich durch einen kontinuier-.
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/eren lich bzw. gleichmässigeren Auslauf aus. Bei einer Maschine
mit zwei Vorratstanks von je 2500 1 Inhalt und zwei Pumpen, die jeweils eine Leistung
von 75 1/Minute erzielen, wird die gesamte Füllung innerhalb von etwa 33 Minuten
als kalthärtendes, flüssiges, organisches Bindemittel zum Auslaufen gebracht. Als
Antriebsmotor für die beiden Pwnpen wird vorzugsweise ein Zweitakt-Benzinmotor gewählt.
Selbstverständlich kann auch ein Elektromotor als Antriebselement dienen, jedoch
in explosionsgeschützter Ausführung. Die beiden Pumpen können auch einzeln durch
getrennte Motoren angetrieben werden.
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Hierbei ist jedoch eine sorgfältigere Beobachtung erforderlicht damit
aufeinander abgestimmte Förderleistungen erzielt werd-en. Bei gleichen Rohrabmessungen
und gleichen Förderleistungen kann bei durch getrennte Mo-toren angetriebenen Pumpen
die Fördermenge durch Drucknianornet er bzw Durchflussmesser kontrolliert werden.
Eine gewisse Schwankung in der Fördermenge start im übrigen nicht. Das Härtesystem
aus Beschleuniger und Katalysator ist derart variabel, dass selbst Dosierfehler-in
der Grössenordnung von + lo % ohne weiteres überspielt werden.
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Von besonderer Wichtigkeit ist die Reinigung der Vorrichtung bei einer
eventuellen Betriebsunterbrechung, damit nicht fertiges kaithärtendes flindemittelgeiiiisch
in dem T- oder Y-förmigen Rohrstück, der Mischeinvichtullg oder der Auslaufvorrichtung
aushärtet. Diese Reinigung gelingt als Selbstreinigung in sehr einfacher Weise dadurch,
dass man kurz vor dem T- oder Y-förmigen Rohrstück die Zufuhr der den Katalysator
enthaltenden Komponente abstellt und die übrigen Teile mit der nur den Beschleuniger
enthaltenden IZoniponente durchspült. Zur ausreichenden Reinigung genügt im allgemeinen
eine Menge von nur etwa lo bis 20 1. Diese Sizülflüssigkeit kann ohne weiteres auf
die herzustellende Kunstharz-Betonschicht gelenkt werden, da dort noch Katalysator
in eine reicher Menge vorhanden ist, um auch die geringe Menge an Spülflüssigkeit
noch vollständig auszuhärten. Diese Verfahrensweise erlaubt es also, die Maschine
ohne jeden Materialverlust und ohne zusätzliche Verwendung eines besonderen Spülmittels
zu reinigen, denn die nunmehr In den gefährdeten Teilen allein vorhandene, nur den
Beschleuniger enthaltende Komponente kann ohne Katalysator nicht mehr aushärten.
Die nach dem Abstellen der Maschine noch in den rratstanks und in den übrigen Teilen
der Vorrichtung befindlichen Teile der beiden zur Herstellung des kalthärtenden,
flüssigen, organiseilen Bindemittels dienenden Komponenten können gefahrlos- in
der Maschine belassen und auch nach längerer Betriebsunterbrechung ohne-lveiteres
weiterverwendet werden.
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Bei der Schliessung des Absperrhahnes für die den Katalysator enthaltende
Komponente muss gleichzeitig auch die zugehörige Pumpe abgestellt werden, weil sonst
eine liberhitzung in der Pumpe auftreten könnte. Das Abstellen der Pumpe Ist natürlich
leicht möglich, wenn jede Pumpe durch einen eigenen Motor angetrieben wird. Werden
aber beide Pumpen durch den gleichen Motor angetrieben, so erfordert das Abstellen
nur einer von
beiden einen recht erheblichen Aufwand. Es ist daher
einfacher, den Absperrhahn für die den Katalysator enthaltende Komponente als Zweiwegehahn
auszubilden, so dass beim Absperren der Zufuhr zu der Mischeinrichtung die aus dem
Vorratstank geförderte Flüssiglceit durch den zweiten Hahnauslauf über eine entsprechende
Verbindungsleitung im Kreislauf wieder in den Vorratstank zurückgeführt wird. Durch
das Umwälzen im Kreislauf wird eine Überhitzung in der Pumpe und damit die Gefahr
einer unerwünschten Aushärtung wirksam unterbunden.
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Eine vorteilhafte Ausführungsform für die beim erfindungsgeinässen
Verfahren zu verwendende Vorrichtung, die sich in der Praxis bereits gut bewährt
und als völlig störungsfrei erwiesen hat, ist in der Abbildung schematisch widergegeben.
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Bin erster Vorratstank 1 dient der Aufnahme der einen Hälfte der härtbaren
Flüssigkeit, in welcher der gesamte Beschleuniger gelöst ist. Ein zweiter Vorratstank
2 dient der Aufnahme der zweiten Hälfte der härtbaren Flüssigkeit. Er ist mit einem
Einfüllstutzen 3 und einem Rührer 4 versehen, mit deren Hilfe vor Tnbetriebnahme
der Maschine der gesamte Katalysator in der härtbaren Flüssigkeit rasch aufgelöst
werden kann. Die beiden in ihrer Leistung regelbaren Pumpen 5 nnd 6, welche durch
den gemeinsamen Motor 7 angetrieben werden, fördern aus den beiden Vorratstanks
glei-che Volumenteile der beiden Komponenten und vereinigen sie im Mischrohr P,
aus dem dann das fertige klathärtende Bindemittel Icolltinuierlich ausläuft. Wenn
die Herstellung des kalt-Iiä'rtenden Bindemittels unterbrochen werden soll, wird
zur Reinigung der Maschine der Zweiwegehahn 9 so eingestellt, dass der Inhalt des
Vorratstanks 2 durch die Pumpe 6 über die Verbindungsleitung lo im Kreislauf umgewälzt
wird.
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Gleichzeitig werden durch die Pumpe 5 mit der im Vorratstank 1 befindlichen
Komponente die übrigen Teile der Vorri-chtung durchgespült.
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Bei einer Förderleistung von 2 x 75 1 = 15o 1/Minute werden beispielsweise
2,5 1 kalthärtendes Bindemittel pro Seicunde zum Auslaufen gebracht. Da das T- oder
Y-förmige Rohrstück, das Mischrohr und die Auslaufvorrichtung zusammen ein Volumen
von höchstens etwa 10 1 aufweisen, wird beim Spülvorgang mit etwa 20 1 der mir den
Beschleuniger enthaltenden Komponente eine ausreichende Durcbspülung in weniger
als 10 Seil den erreicht. Andererseits durchläuft die fertige Mischung sijint licher
Komponenten, also das kalthärtende Bindemittel, beim Betrieb das T- oder Y-förmige
Rohrstück, das Mischrohr und die Auslaufvorrichtung innerhalb von nur etwa 4 Seklunden.
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Auch bei einer Topfzeit im Bereich von nur etwa 1 Ninute bis etwa
5 Minuten ist somit. eine hohe Sicherheit gegen eine vorzeitige Aushärtung im Inneren
der genennten Teile gewallrleistet.
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Da es die beim erfindungsgemässen Verfahren zu verwendende Vorrichtung
gestattet, das kalthärtende, flüssige, organische Bindemittel mit grosser Geschwiudigkeit
in grossen Nengen bereitzustellen, ist das erfindungsg-emässe Verfahren besonders
für die Herstellung ausgedehnter Kunstharz-Betonflächen, beispiel. sweise beim Bau
von Strassen oder Flugszeugrollbahnen, geeignet. Da sich die Vorrichtung andererseits
rasch und auf einfache Weise jederzeit in Betrieb setzen und erforderlielienfalis
auch schon nach kurzer Zeit wieder abstellen lässt, können aber auch kleinere Kunsatharz-BEtonflächen,
z.B.
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bei Ausbesserungsarbeiten, mit Vorteil nach dem erfindungsgemässen
Verfahren herges tel lt werden.
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Die Eigenschaften des nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellten
Kunstharz-Betons machen diesen in vielfacher Hinsicht einem herkömmlichen Beton
auf der Grundlage von Zement deutlich überlegen. So beträgt die bereits nach
-höchstens
einigen Stunden vorhandene Druckfestigkeit etwa 1200 kg/cm2, die Biegefestigkeit
etwa 400 kg/cm2, bei optimaler Sieblinienabstimmung der Füllstoffe und einem Bindemittelgehalt
von weniger als 10%. Der Kunstharz-Beton ist wasserdicht, frostfest, beständig gegen
Streusalze, nicht spröde, sondern federnd-elastisch, und weist eine hohe Abriebfestigkeit
auf. Sofern der Gehalt an Bindemittel nicht mehr als etwa 10 Gew.% beträgt, ist
er sogar selbstlöschend.
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Beispiel 1 Gewachsener Erdboden wird auf einer quadratischen Fläche
der Größe 10 x 10 m durch eine Rüttelwalze verdichtet und anschließend durch Auflage
von Holzbalken der Stärke 15 x 15 cm seitlich begrenzt. In diese vorbereitete Form
wird eine über die ganze Fläche reichende Folie aus Polyaethylen-Polybutylen der
Stärke 0,25 mm eingelegt und an allen 4 Seiten über die Holzbalken hinweggezogen.
Diese Folie zeichnet sich durch besonders hohe Elastizität und hohes Durchdrückvermögen
aus, ohne daß die Folie dabei zu Schaden kommt.
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Diese Form dient zur Herstellung von Kunstharz-Beton im Auf gießverfahren.
Das Formvolumen beträgt etwa 15 chm. Es wird ausgefüllt mit etwa 30000 kg einer
Mischung, die zu 60 Gew.% aus Bausand der Körnung 0,2 bis 0,8 mm und zu 40 Gew.%
aus Quarzkies der Körnung 3 - 7 mm, besteht. Die Schichtdicke des eingefüllten mineralischen
Füllstoff es schließt mit der Höhe der Holzbalken ab und beträgt somit 15 cm. Durch
eine Rüttelwalze wird das Sand-Kies-Gemisch verdichtet. Das Porenvolumen beträgt
etwa 10 %.
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Dieses Porenvolumen wird nun unter Verwendung der auf Seite 15 der
Beschreibung näher erläuterten Vorrichtung mit einem kalthärtenden, flüssigen, organischen
Bindemittel ausgefüllt.
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Die Verarbeitungstemperatur beträgt 200C, die beiden Förderplmperl
haben gleiche Leistung, die jeweils 75 J,/min. beträgt.
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Die Gesamtleistung beträgt somit 150 1/min. Um das
Porenvolumen
auszufüllen ist eine Gesamtmenge an Bindemittel von etwa 3000 kg erforderlich. Die
Formfüllzeit beträgt bei der genannten Pumpenleistung etwa 20 Minuten.
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Der Vorratstank 1 enthält eine Mischung aus 2 Gewichtsteilen Dimethylparatoluidin
und 100 Gewichtsteilen Methylmethacrylat.
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Der Vorratstank 2 enthält eine homogene Mischung aus 20 Gewichtsteilen
Triaethylenglykoldimethacrylat, 80 Gewichtsteilen Methylmethacrylat und 20 Gewichtsteilen
Benzoylperoxid 50%-ig. Es wird soviel kalthärtendes, flüssiges, organisches Bindemittel
in die Form einlaufen lassen, dap die Oberfläche der Sand-Kies-Körnung etwa 1/2
bis 1 mm überdeckt ist. Durch den später einsetzenden Polymerisationsschrumpf wird
diese Ueberdeckung kompensiert, weil der Schrumpf in die Form hinein erfolgt und
somit auch die oberste Schicht völlig störungsfrei ausgehärtet wird. Zur Selbstreinigung
der Maschine wird der-Dretwegehahn am ?-Verzweigungsstück auf Kreislauf für die
Peroxidlösung geschaltet und anschließend eine Durchspulung der Maschine mit etwa
20 1 nur Amin enthalwende Methylmethacrylat durchgefhrt. Dieses nur den- Be schleuniger
enthaltende Methylmethacrylat wird auf die Füllstoffschicht mit aufgespritzt und
härtet.dort ebenfalls aus.
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Die Verarbeitungszeit des kalthärtenden Bindemittels beträgt bei 200C
5 min., die Aushärtezeit beträgt 20 Minuten. Bei der Aushärtung erreicht der entstehende
Kunstharz-Beton zunächst eine Temperatur von etwa 55 - 60°C. Die Festigkeit eines
solch chen Kunstharz-Betons ist auch im warmen Zustand der Herstellung so hoch,
daß die Fläche bereits mit Fahrzeugen voll belastet werden kann. Nach dem Abkühlen
auf die herrschende AuJ3entemeniatur von 200C hat der Kunstharz-Beton 80% seiner
späteren Festigkeit, die er nach etwa 24 Stunden voll erreicht, sie beträgt etwa
1000 kg pro cm2 als Druckfestigkeit und 400 kg pro cm2 als Biegezugfestigkeit. Der
Gehalt an Triaethylenglykoldimethacrylat im Monomergemisch bewirkt eine Vernetzung
und demzufolge die Ausbildung einer gelissen Elastizität im fertigen Kunstharz-BEton.
Groben Belastungen kann dieser
Kunstharz-Beton federnd ausweichen,
ohne dabei zu brechen.
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Die Mitverwendung eines vernetzend wirkenden Dimethacrylates bewirkt
aber gleichzeitig auch einen gewissen Schrumpf im Bereich der Holzbalkenform. Ein
solcher Seitenschrumpf hat aber bei der Herstellung von straßenartigen Fahrbahndekken
keine wesentliche Bedeutung undXkann in Kauf genommen werden.
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Beispiel 2 Zement gebundener Beton der Stärke 20 cm hat in einer Größe
von etwa 5 m2 eine schadhafte Stelle, die entfernt wurde.
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Die zementgebundene Betonplatte liegt auf gewachsenem Erdboden. Auf
diesen Erdboden werden zunächst 2 Bahnen Polyaethylenfolie der Stärke 0,2 mm aufgelegt,
die sich in einer Breite von 10 cm überlappen. Die Folie überdeckt den gesamten
gewachsenen Erdboden und wird angezogen an dem unteren Rand des zementgebundenen
Betons. Diese damit entstehende Form wird ausgefüllt mit Bausand der Körnung 0,2
bis 0,8 mm. Es wird eine Menge von etwa 1 cbm benötigt, entsprechend einem Gewicht
von etwa 2000 kg. In die Mitte dieser Sandauffüllung, d.h.
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in etwa 10 cm Abstand vom gewachsenen Erdboden wird ein vorbereitetes
Zuschnittstück von Baustahlgewebe eingelegt. Das Porenvolumen in dem verdichteten
Bausand beträgt etwa 17%.
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Die Reparatur wird ausgeführt bei einer Aupentemperatur von -Io0c.
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Die HerstellungdesKunstharz-Betons erfolgt wieder unter Verwendung
der auf Seite 15 der Beschreibung näher-erläuterten Vorrichtung. Im Vorratstank
1 dieser Maschine befindet sieh eine Lösung aus 4 Gewichtsteilen Dimethy1paratoluidi
- in 100 Gewichtsteilen Nethylm,ethacrylat. Im Vorratstank 2 ist eine Lösung aus
20 Gewichtsteilen Benzoylperoxid 50%-ig in 100 Gewichtsteilen Methylmethacrylat
vorhanden. Die Gesamtforderleistung der beiden Pumpen die im Verhältnis 1:1 fördern,
wurde eingestellt auf zusammen 50 1/min. Um das
Porenvolumen in
der vorbereiteten Sandfläche auszufallen, ist eine Menge von etwa 340 1 kalthärtendem
Bindemittel erforderlich, entsprechend einer Förderzeit der Pumpen von etwa 7 Minuten.
Nach-VoIlfüllung der Form wird die Sandschicht noch etwa 1 mm mit Bindemittel überdeckt,
um den späterhin erfolgenden Polymerisationsschrumpf damit zu kompensieren.
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Zu Selbstreinigung der Maschine wird der Dreiwegehahn vor der' Y-Verzwelgung
der Maschine in eine Kreislaufstellung für das Peroxid-Methylmethacrylat-Gemisch
gebracht, so daß durch die Düse, unter Selbstreinigung, nur Beschleuniger enthaltendes
Methylmethacrylat ausläuft, dieses wird ebenfalls in einer Menge von etwa 10 1 noch
auf die zu bildende Kunstharz-Be£onfläche ausfließen lassen.
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Bei der Außentemperatur von- -100-C ist die Aushärtung in etwa 1 Stunde
beendet. Der Kunstharz-Beton schließt sich an den zementgebundenen Beton am Rand
überall völlig schrumpffrei an, weil als Bindemittel allein Methylmethacrylat verwendet
wurde, ohne Gegenwart eines vernetzend wirkenden Dime,thacrylates. Die Alleinverwendung
von Methylmethacrylat läPt den auftretenden Polymerisationsschrumpf in die Form
hinein erfolgen, ohne daß seitlich an der Form selbst eine Schrumpfablösung festgestellt
werden kann. Die kapillare Saugwirkung des Zementbetons nimmt am Rand einen Teil
des Methylmethacrylates auf, das in diesem Zementbeton polymerisiert und damit eine
intensive Verankerung zum Kunstharz-Beton im Zementbeton ausbildet.