DE2447082A1 - Verfahren zur herstellung von betonfertigteilen - Google Patents
Verfahren zur herstellung von betonfertigteilenInfo
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Description
Betonfertigteile werden in großem Umfang in der Bauindustrie
eingesetzt. Die Oberfläche dieser Fertigteile ist entweder unbearbeitet
oder sie wird beispielsweise durch eine Auflage von Kieselsteinen oder Fliesen oder Beschichten mit einer Anstrichfarbe
verschönert. Diese Nachbehandlung erfolgt gewöhnlich in einem Arbeitsgang im Anschluß an die Herstellung der Betonfertigteile,
Aus diesen Gründen sind diese Verfahren wenig wirtschaftlich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Betonfertigteile mit
schmückender Oberfläche und einer Betonschicht ohne Anwendung eines Nachbehandlungsverfahrens zu schaffen, die sich durch hohe
mechanische Festigkeit und ¥etterbeständigkeit auszeichnen.
Diese Aufgabe wird durch die Erfindung gelöst.
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Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahren zur Herstellung von Betonfertigteilen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß
man ein Gemisch aus
(a) einem Methylmethacrylat-Vorpolymerisatsyrup oder einer
Mischung von Polymethylmethacrylat und monomeren! Methylmethacrylat,
(b) einer monomeren Vinylverbindung als Vernetzer,
(c) einem Redox-Polymerisationsinitiator und
(d) Zuschlagstoffen in eine Form einfüllt, dieses Gemisch mit hydraulischem Mörtel und/oder Beton überschichtet und in der
erhaltenen Masse die Polymerisation und Vernetzung der polymerisierbaren Bestandteile und die Hydratation und Härtung des Mörtels
durchführt.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich Betonfertigteile
mit sehr guter Chemikalienbeständigkeit und ausgezeichneten mechanischen Eigenschaften sowie sehr hübscher Oberfläche
herstellen. Die Fertigteile zeichnen sich durch Wetterbeständigkeit, Glanz, Oberflächenhärte, Lösungsmittelbeständigkeit, Wasserdichtigkeit und schmutzabweisende Eigenschaften aus.
In der Praxis wird das erfindungsgemäße Verfahren im allgemeinen folgendermaßen durchgeführt: Monomeres Methylmethacrylat
wird in einem Reaktionsgefäß, beispielsweise einem Autoklaven, vorgelegt, das mit einem Rührwerk, Kühleinrichtungen, einem Thermometer
und einem Einlaßrohr für ein inertes Gas ausgerüstet ist. Sodann wird das Methylmethacrylat mit 0,001 bis 0,015 Gewichtsprozent
eines Polymerisationsinitiators, vorzugsweise Azoisobut-
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tersäuredinitril,versetzt und bei Temperaturen von 70 bis 130 C
polymerisiert. Sobald das Reaktionsgemisch eine Viskosität von 1 bis 30 Centipoise aufweist, wird es rasch auf 10 bis 20 C abgekühlt.
Auf diese ¥eise wird ein Methylmethacrylat-Vorpolymerisatsyrup mit einer Viskosität von 2 bis 50 Centipoise bei 25 C
erhalten.
Gemäß einer anderen Ausführungsform wird feinpulvriges Poly~
methylmethacrylat mit einem mittleren Polymerisationsgrad von etwa 1 000 bis 8 000, das durch Suspensionspolymerisation hergestellt
worden ist, mit monomerem Methylmethacrylat versetzt, bis die Viskosität der erhaltenen Lösung im vorstehend angegebenen
Bereich liegt. Zur Verhinderung der spontanen Ifeiterpolymerisation
des erhaltenen Methylmethacrylat-Vorpolymerisatsyrups wird vorzugsweise eine geringe Menge eines Polymerisationsinhibitors
und eines Kettenüberträgers zugesetzt.
Auf 100 Gewichtsteile des erhaltenen Methylmethacrylat-Vorpolymerisatsyrups
werden 0,5 bis 15 Gewichtsteile, vorzugsweise 3
bis 7 Gewichtsteile, einer monomeren Vinylverbindung als Vemetzer
zugegeben. Bei Verwendung von weniger als 0,5 Gewichtsteilen des Vernetzers nimmt die Bindefestigkeit zwischen der Kunstharzschicht
und der Betonschicht ab, während bei.Verwendung von mehr·
als 15 Gewichtsteilen Vernetzer die Bindefestigkeit zunimmt, die
Biegefestigkeit jedoch abnimmt. Die Viskosität des erhaltenen Syrups nach Zusatz des Vernetzers beträgt 2 bis kO Centipoise..
Spezielle Beispiele für erfindungsgemäß verwendbare Vernetzer
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1) Äthylenglykoldimethacrylat,
2) Äthylenglykoldimethacrylate der allgemeinen Formel
O O
CH2 = C(R) -C-O (-CH2-CH2-O)n - C - (r)C = CH2
in der R ein Yasserstoffatom oder eine Methylgruppe bedeutet
und η eine ganze Zahl mit einem Wert von 1 bis 9 ist,
3) Dicarbonsäuredxallylester der allgemeinen Formel
CH2 = CH - CH2 - (OOC - R - COO) - CH2 - CH = CH?
in der sich die Dicarbonsäure beispielsweise von Maleinsäure, Itaconsäure oder Phthalsäure ableitet,
4) Divinylverbindungen der allgemeinen Formel
CH2 = CH - (R) - CH = CH2
in der R beispielsweise eine Phenylengruppe bedeutet,
5) Allylsäui-e der Acrylsäure und Methacrylsäure, insbesondere
Allylacrylat und Allylmethacrylat,
6) Glycidylester der Acrylsäure oder Methacrylsäure, insbesondere
Glycidylacrylat und Glycidylmethacrylat,
7) ein Gemisch aus einem Glycidylester der Acrylsäure oder Methacrylsäure und einem Hydroxyalkylester der Acrylsäure oder
Methacrylsäure, beispielsweise Glycidylmethacrylat und Of -Hydroxy äthylacrylat,
Glycidylacrylat und CX-Hydroxyäthylacrylat oder
Glycidylacrylat und Hydroxypropylacrylat,
8) ein Gemisch aus einem Glycidylester der Acrylsäure oder Methacrylsäure und einer οΐ,β-ungesättigten aliphatischen Mono-
oder Dicarbonsäure oder deren Anhydrid, beispielsweise Glycidyl-
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methacrylat und Acrylsäure, Methacrylsäure, Itaconsäure oder
deren Anhydrid oder Maleinsäure oder deren Anhydrid.
Die vorgenannten Vernetzer lassen sich nach einem radikälischen
Mechanismus polymerisieren.
100 Gewichtsteile des Vernetzer enthaltenden Methylmethacrylat-Vorpolymerisatsyrups
oder der Vernetzer enthaltenden Mischung von Polymethylmethacrylat und monomerein Methylmethacrylat werden
mit 0,001 bis 1,0 Gewichtsteilen eines Redox-Polymerisationsinitiators,
vorzugsweise einem Gemisch von Benzoylperoxid und
Dimethylanilin versetzt und gründlich vermischt.
Bei vollständiger Polymerisation und Aushärtung des erhaltenen Gemisches erhält man ein Polymerisat mit guten chemischen und
physikalischen Eigenschaften, nämlich guter Wetterbeständigkeit,
Transparenz und hoher Vernetzungsdichte, das unschmelzbar und in Lösungsmitteln unlöslich ist. Dieses Acry!polymerisat verleiht
den erfindungsgemäß hergestellten Betonfertigteilen erwünschte
Eigenschaften.
Als Zuschlagstoffe können im erfindungsgemäßen Verfahren übliche Materialien verwendet werden, wie Betonfeinsand, Betongrobsand,
Betonfeinkies bzw. Betonsplit, Betongrobkies bzw. Betonsteinschlag,
Marmor, Granit, Serpentin, Kunststein, Glas und Kunstharze. Es kann auch ein Gemisch von Zuschlagstoffen verwendet
werden. Die Zuschlagstoffe werden mit dem Gemisch der Komponenten (a) bis (c) in einer Menge versetzt,, die so bemessen ist,
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daß die Oberfläche der Zuschlagstoffe nach vollständigem Mischen benetzt ist. Dieses Gemisch wird sodann in eine Form bestimmter
Größe und Gestalt in der gewünschten Dicke eingefüllt. Dabei ist darauf zu achten, daß in dem Zuschlagstoffe enthaltenden Gemisch
möglichst keine Luftblasen enthalten sind. Nach dem Einfüllen in die Form wird das Gemisch mit hydraulischem Mörtel und/oder Beton
überschichtet. In der erhaltenen Masse wird die Polymerisation
und Vernetzung der polymerisierbaren Bestandteile und die Hydratation und Härtung des Mörtels durchgeführt. Man erhält schließlich
ein Betonfertigteil,
Prüfkörper aus erfindungsgemäß hergestellten Betonfertigteilen haben, eine Zugfestigkeit von 25 bis 30 kg/cm bei Verwendung
eines "Autograph IS-5000", hergestellt von der Shima'zu Factory
Co. , und einer Ziehgeschwindigkeit von 1 mm/min. An. der Grenzfläche
von Beton und Acrylpolymerisat enthaltender Masse erfolgt kein Bruch, sondern nur in der Betonschicht. Bei Verwendung anderer
monomerer bzw, anderer Vorpolymerisate erfolgt Bruch in der Grenzfläche, und die Zugfestigkeit beträgt bei Verwendung thermoplastischer
Acrylpolymerisate nur 2 bis h kg/cm und bei Verwendung von Epoxyacrylpolymerisaten, Epoxyharzen oder Polymerisaten
aus ungesättigten Polyesterharzen nur 2 bis 7 kg/cm .
Dieses überraschende Ergebnis beruht vermutlich auf der Tatsache, daß. das monomere Methylmethacrylat und der Vernetzor in die
Schicht des ungehärteten Mörtels bzw, Betons eindringt und eine vernetzende Polymerisation in der Umgebung der Zuschlagstoffe in
der Grenzschicht und in der Schicht der Mörtelmasse erfolgt. Die
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Hydratation des Mörtels erfolgt in Gegenwart von teilweise gelöstem
Monomer, Die Grenzschicht besteht aus dem Polymerisat und hydratisiertem Zement, was zu einer hohen Festigkeit führt.
Gemäß einer anderen Ausführungsform kann auch zunächst der
Methylmethacrylat-Vorpblymerisatsyrup im Gemisch mit Vernetzer
und Polymerisationsinxtiator in die Form gegossen werden. Sodann wird der Syrup mit Zuschlagstoffen entsprechender Art versetzt,
um einen bestimmten Oberflächeneffekt zu erzielen. Hierauf wird die Masse mit hydraulischem Mörtel und/oder Beton überschichtet.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform werden zunächst Zuschlagstoffe
in die Form gegeben, und schließlich wird die Masse mit hydraulischem Mörtel überschichtet.
Im erstgenannten Verfahren beträgt die Viskosität des Syrups
vorzugsweise 20 bis 40 Centipoise, im letztgenannten Fall 2 bis
15 Centipoise, Nach den vorstehend beschriebenen Verfahren lassen sich Betonfertigteile mit gewünschter Oberflächenstruktur
herstellen.
Die Beispiele erläutern die Erfindung.
In einem Vierhalskolben, der mit einem Rührwerk, Thermometer, Rückflußkühler und einem Stickstoffeinleitungsrohr ausgerüstet
ist, werden 600 g Methylmethacrylat und 0,006 g Azoisobuttersäuredinitril
vorgelegt. Sodann wird die Luft·im Kolben durch Einleiten
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von Stickstoff verdrängt. Die Polymerisation wird unter Stickstoff
als Schutzgas durchgeführt. Nach 18Ominütigem Erhitzen
auf 80 + 1°C wird der Kolbeninhalt mit 10°C kaltem Wasser auf 25 C abgekühlt. Der erhaltene Vorpolymerisatsyrup hat eine Viskosität
von 15»^ Centipoise.
100 Gewichtsteile des Vorpolymerisatsyrups werden mit 5 Gewiclitsteilen
Triäthylglykoldxmetliacrylat, 0,2 Gewichtsteilen Benzoylperoxid und 0,09 Gewichtsteilen Dimethylanilin versetzt.
Das erhaltene Gemisch wird als Syrup A bezeichnet,
400 Gewichtsteile Marmorsplit mit der Korngröße 8 bis 10 mm werden mit 90 Gewientstellen Syrup A gründlich vermischt und
benetzt. Das Gemisch wird in eine IhO mm breite, I60 mm lange
und hO mm tiefe Form geschüttet. Sodann wird die Masse mit einem Mörtel aus 1 Teil Zement, 2 Teilen Standardsand (JIS-52O1) und
0,5 Teilen Wasser überschichtet. Hierauf wird der Inhalt der Form Zh Stunden bei 20+ 3 C aushärten und hydratisieren gelassen.
Danach wird das Fertigteil aus der Form entnommen. Die Zugfestigkeit des Fertigteils beträgt nach einer Woche 13»1 kg/cm ,
nach zwei Wochen 18,8 kg/cm und nach einem Monat 22,1 bis 25,3
kg/cm". Die Festigkeit des Fertigteils steigt mit zunehmendem Alter an. Bei Zugfestigkeitsversuchen erfolgt der Bruch immer
nur in der Betonschicht.
Bei einem Bewitterungstest unter accelerierten Bedingungen während
500 Stunden und 1 000 Stunden können keine Änderungen der physikalischen Eigenschaften der Polymerschicht festgestellt
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werden. Es erfolgt lediglich eine geringe Farbänderung.
100 Gewicht-steile des gemäß Beispiel 1 hergestellten Vorpolymerisatsyrups
werden mit 5 Gewichtsteilen eines äquimolaren Gemisches
von Glycidylmethacrylat und Methacrylsäure, 0,3 Gewichtsteilen Benzoylperoxid und 0,2 Gewichtsteilen Dimethylanilin versetzt.
Dieses Gemisch wird als Syrup B bezeichnet. Sodann werden 400 Gewichtsteile gewaschener Betonfeinsand einer Korngröße
unter 3 nun eingemischt. Gemäß Beispiel 1 wird ein Fertigteil hergestellt.
Nach einem Monat beträgt die Zugfestigkeit 28,8 bis 30,2 kg/cm2.
70 Gewichtsteile Methylmethacrylat werden mit 30 Gewichtsteilen
durch Suspensionspolymerisation hergestelltem Polymethylmethacrylat (mittlerer Polymerisationsgrad 40Ö0) vermischt, und das
Gemisch wird durch 30minütiges Erwärmen auf 80 C gelöst. Sodann wird die Lösung auf 25 C abgekühlt. Die Lösung hat eine Viskosität
von 35 Centipoise.
100 Gewichtsteile der Lösung werden mit 8 Gewichtsteilen eines
äquimolaren Gemisches von ß-Hydroxypropylmethacrylat und Glycidylacrylat,
0,1 Gewichtsteilen Benzoylperoxid und 0,01 Gewichtsteilen
Dimethylanilin versetzt. Das erhaltene Gemisch wird als Syrup C bezeichnet,
. Der Syrup C wird in einer Schichtdicke von 3 mm in die in Bei-
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■"■ I ν/ ···
spiel 1 beschriebene Form gegossen. Sodann wird Ziegelsplit der Korngröße 2 bis 3 nun und Marmorsplit der Korngröße 8 bis
10 ram eingestreut. Hierauf wird ein Mörtel aus 1 Gewichtsteil Zement, 2 Gewichtsteilen Sand und 3 Gewichtsteilen Split (Gewi
chtsverhältnis Wasser zu Zement 45 ί 55) eingegossen. Die Masse
wird in Dampf ausgehärtet. Nach einem Monat hat das erhaltene Fertigteil eine Zugfestigkeit von 25 bis 30 kg/cm .
Reiner getrockneter Betonfeinsand mit einer Korngröße unter 1 mm
und gefärbter Glasbruch mit einem Durchmesser von 2 bis 5 nun
werden in einer Schichtdicke von 5 bis 7 nun in die in Beispiel
1 beschriebene Form gefüllt.
In dem in Beispiel 1 beschriebenen Vierhalskolben werden 6θΟ g
Methylmethacrylat und 0,009 g Azoisobuttersäuredinitril 15 Minuten bei 90 C polymerisiertβ Danach wird das entstandene Vorpolymerisat
abgekühlt. Der Vorpolymerisatsyrup hat eine Viskosität
von 3,3 Centipoise bei 25 C.
100 Gewichtsteile des Vorpolymerisatsyrups werden mit 5 Gewientsteilen
Diallylphthalat, 0,5 Gewichtsteilen Benzoylperoxid und
0,2 Gewichtsteilen Dimethylanilin versetzt und in die Form eingegossen, bis sämtliche Zuschlagstoffe bedeckt sind. Danach wird
die Form entgast und eine Stunde stehen gelassen. Hierauf wird der in Beispiel 3 verwendete Mörtel in die Form gegossen und die
Masse ausgehärtet. Nach einem Monat beträgt die Zugfestigkeit
des Fertigteils 23 bis 27 kg/cm2.
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Beispiel 1 wird wiederholt, anstelle von 5 Gewichtsteilen Triäthylenglykoldimethacrylat
werden jedoch 2 Gewichtsteile Äthylenglykoldimethylacrylat verwendet.
Das gemäß Beispiel 1 hergestellte Betonfertigteil hat eine Zugfestigkeit
von 22 bis 25 kg/cm .
.Beispiel 6
1OO Gewichtsteile des in Beispiel 1 hergestellten Vorpolymerisat syrups werden mit 10 Gewichtsteilen Allylacrylat·, 0,2 Gewichtsteilen
Benzoylperoxid und 0,05 Gewichtsteilen Dimethylanilin
versetzt. Auf die in Beispiel 2 beschriebene Weise wird ein Betonfertigteil hergestellt,, Das erhaltene Fertigteil hat
eine Zugfestigkeit von 23 bis 25 kg/cm ,
Beispiel 3 wird wiederholt, anstelle vcm 8 Gewichtsteilen des
äquimolaren Gemisches von ß~Hydroxypropylmethacrylat und Glycidylacrylat
werden jedoch 13 Gewichtsteile Divinylbenzol verwendet. Das gemäß Beispiel 3 hergestellte Betonfertigteil hat eine Zugfestigkeit
von 25 bis 27 kg/cm2.
Beispiel k wird wiederholt, anstelle von 5 Gewichtsteilen Diallylphthalat
werden jedoch 4 Gewichtsteile Glycidylacrylat verwendet. Das gemäß Beispiel h hergestellte Betonfertigteil hat
2 nach einem Monat eine Zugfestigkeit von 21 bis 25 kg/cm «
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Claims (1)
- Verfahren zur Herstellung' von Betonfertigteilen, dadurch gekennzeichnet , daß man ein Gemisch aus(a) einem Methylmethacrylat-Vorpolymerisatsyrup oder einer
Mischung von Polymethylmethacrylat und monomerem Methylmethacrylat,(b) einer monomeren Vinylverbindung als Vernetzer,(c) einem Redox-Polymerisationslnitiator und(d) Zuschlagstoffen in eine Form einfüllt, dieses G-emisch mit
hydraulischem Mörtel und/oder Beton überschichtet und in der erhaltenen Masse die Polymerisation und Vernetzung der polymerisierbaren Bestandteile und die Hydratation tind Härtung des Mörtels
durchführt.609816/0879
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Legal Events
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| C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
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