DE3120831A1

DE3120831A1 - Kunststoffmoertel zur herstellung von estrichen oder beton

Info

Publication number: DE3120831A1
Application number: DE19813120831
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: SKS-TECHNIK SAEURE- und KORROSIONSSCHUTZ GmbH; SKS TECHNIK SAEURE und KORROSI; Sks Technik Saeure und Korrosionsschutz 7320 Goeppingen GmbH
Current assignee: Epucret-Chemie 7320 Goeppingen De GmbH
Priority date: 1981-05-26
Filing date: 1981-05-26
Publication date: 1982-12-16
Also published as: DE3120831C2

Description

Kunststoffmörtel zur Herstellung von Estrichen oder Beton
Die Erfindung geht aus von einem Kunststoffmörtel zur Herstellung von Estrichen oder Beton mit einem Bindemittel auf der Basis polymerer oder polyaditiver Kunststoffe und mit Zuschlagstoffen.
Aus der Praxis sind derartige Kunststoffmörtel bekannt, die als Bindemittel in der Regel Epoxidharz, Polyurethan, Methylmethacrylat oder Polyester enthalten, wobei die Zuschlagstoffe Quarzsand oder Quarzkies sind. Alle diese Kunststoffe, und zwar sowohl die polyaditiven als auch die, die bei der Aushärtung polymerisieren, weisen durch Molekülanlagerung eine Erhöhung des spezifischen Gewichtes und damit einer Volumenkontraktion auf.
Je nach Formulierung und verwendetem Kunststoffbindemittel liegt der Gesamtvolumenschwund zwischen 5 und 20%, wobei die polyaditiven Kunstharze einen geringeren, bis etwa 8% , und Polymerisationsharze einen hohen, etwa bis 20% reichenden Volumenschwund zeigen.
Der größte Teil der Volumenänderung tritt jedoch noch in der flüssigen bzw. plastischen Phase des Kunststoffes auf, so daß nur ein kleiner Teil, in der Regel etwa 1/5 bis 1/7 der Gesamtvolumenabnahme in der festen Phase zu beobachten ist. Da aber andererseits in der festen Phase ein festes Gerüst aus den Kunstharzen und den Zuschlagstoffen gebildet ist, treten beim weiteren Aushärten nicht unerhebliche innere Spannungen in dem Kunststoffmörtel auf.
Bei den Mischungen zwischen Kunststoffbindemittel und Zuschlagstoffen findet nach der Viskositätszunahme des Bindesmittels durch die Zuschlagstoffe eine weitere Behinderung der Volumenkontraktion statt, und zwar durch die nach der Verdichtung der Masse vorliegende gegenseitige Abstützung der Zuschlagstoffe. Durch die Volumenkontraktion entsteht ein Sog, der versucht, die Zuschlagstoffe weiter aneinanderzuziehen, was aber bei einer guten Verdichtung der Zuschlagstoffe nicht mehr möglich ist, womit erhebliche Spannungen an den Grenzflächen zwischen dem Bindemittel und den Zuschlagstoffen auftreten. Dies kann zu einer Verringerung der Bindeeigenschaften an den Korngrenzen und damit zur Herabsetzung der mechanischen Eigenschaft des ausgehärteten Kunststoffmörtels führen.
Die bei Kunststoffmörtel zu beobachtende Volumenkontraktion hat aber auch schädlichen Einfluß auf die Hafteigenschaften des Kunststoffmörtels auf dem jeweiligen Untergrund, beispielsweise mineralischem Beton. Hierbei liegt die Scherfestigkeit der Grenzfläche zwischen Kunststoffmörtel und dem Untergrund etwa zwischen 7 und 15 N/mm2, wobei die Eigenspannungen in dem Kunststoffmörtel etwa in der gleichen Größenordnung liegen. Dies führt dazu, daß unter Umständen an begrenzten Flächen die Eigenspannung die Scherfestigkeit übersteigt und sich der Mörtel von dem Untergrund löst und in seinem Gesamtaufbau Risse zeigt.
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, einen Kunststoffmörtel zu schaffen, der nach dem Aushärten eine geringere Eigenspannung aufweist.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist der erfindungsgemäße Kunststoffmörtel durch die Merkmale des Hauptanspruches gekennzeichnet.
Die in dem jeweils vorgegebenen Volumenverhältnis beigemischten Kunststoffkugeln bauen die Eigen spannungen nach dem Gelpunkt des Bindemittels dadurch ab, daß sie durch den aushärtenden Kunststoff elastisch verformt werden.
Der E-Modul, die Druckfestigkeit und die Biegezugfestigkeit ändern sich durch die beigemischten Kunststoffkugeln nur geringfügig, während das Schwindmaß erheblich verbessert wird und damit auch die Eigenspannungen deutlich kleiner werden.
Zweckmäßigerweise entspricht der Durchmesser der Kunststoffkugeln dem Durchmesser der Schlupfkugeln der Zuschlagstoffe, und zwar in der Weise, daß die Kunststoffkugeln in die Hohlräume zwischen den feinsten Zuschlagstoffen einbringbar sind. Je nach der Körnung der Zuschlagstoffe liegt der Durchmesser der Kunststoffkugeln in einem Bereich zwischen 0,01 mm und 0,15 mm.
Sehr geringe Eigenspannungen werden erreicht, wenn für die Kunststoffkugeln Hohlkugeln verwendet werden, die eine gute Dehnbarkeit zeigen.
Wenn der Volumenanteil der Kunststoffkugeln an der Mischung zahlenmäßig etwa dem Volumen schwund nach dem Gelpunkt des von Zuschlagstoffen freien Bindemittels entspricht, wird ein gutes Verhältnis zwischen Abbau der Eigen spannung und Beeinträchtigung der übrigen physikalischen Festigkeitswerte des Kunststoffmörtels erreicht.
Zweckmäßige Zuschlagstoffe für den Kunststoffmörtel sind Quarzsand oder -kies, wobei die Zuschlagstoffe eine Kornverteilung entsprechend einer stetigen Sieblinie oder einer Kornverteilung entsprechend einer Ausfallkörnung aufweisen können. Die Ausfallkörnung bietet sich an, wenn bei niedrigen Temperaturen der flüssige Kunststoff eine höhere Viskosität aufweist, wobei dann günstigerweise der Durchmesser des feinsten Kornanteils bei etwa 0,2 mm liegen sollte. Im Fall der stetigen Sieblinie enthält der Kunststoffmörtel als Zuschlagstoff Quarzsand mit einer Sieblinie von 0,05 bis 7 mm nach Fuller.
Um das Eindringen des flüssigen Kunststoffes in die Hohlräume zwischen die Körner des Zuschlagstoffes zu verbessern, kann ein Reaktivverdünner zum Herabsetzen der Viskosität beigemischt sein.
Beispiel 1 Ein Kunststoffmörtel auf Epoxidharzbasis besteht aus: a) 7% Epoxidharz Bisphenol A oder -AF-Basis Viskosität ca. 400-1200 mPas P-Äquivalentgewicht.0,48-0,62, z.B .053 - gehärtet mit 2,5% Polyamin H-Xquivalentgewicht (15-100),,z.B.~70 0,2-0,48 Microhohlkugeln 0,02 - 0,05 mm 90% Quarzsandsieblinie 0,1 - 7 mm nach Fuller.
Die Prozentangaben sind Volumenprozent und beziehen sich auf das Volumen des ausgehärteten Kunststoffmörtels.
An dem ausgehärteten Kunststoffmörtel wurden die folgenden Festigkeitswerte gemessen: E-Modul 21 067 N/mm2 Druckfestigkeit 90,1 N/mm2 Biegezugfestigkeit 28,4 N/mm2.
Im Vergleich dazu zeigt derselbe Kunststoffmörtel auf Epoxidharzbasis ohne die Microhohlkugeln bei Mischung in normaler Umgebung die nachstehenden Festigkeitswerte: E-Modul 22 206 N/mm2 Druckfestigkeit 101,9 N/mm² Biegezugfestigkeit 30,5 N/mn².
Es ist ersichtlich, daß sich die Festigkeitswerte des mit Microhohlkugeln versetzten Kunststoffmörtels von den Festigkeitswerten des Kunststoffmörtels ohne Microhohlkugeln um weniger als 10% unterscheiden.
Hingegen zeigt der Kunststoffmörtel ohne Microhohlkugeln eine Querdehnungszahl von 0,27, während die beigemischten Microhohlkugeln die Querdehnungszahl auf Werte von 0,12 bis 0,15 reduzieren, was zu einer entsprechend starken Verringerung der Eigenspannungen führt.
Bei der verwendeten Quarzsandsieblinie von 0,1 bis 7 mm nach Fuller entstehen durch den Verdichtungsvorgang Resthohlräume, die zwischen 40 und 70% des Durchmessers der kleinsten Körnung betragen. Hieraus ergibt sich, daß Microhohlkugeln zwischen 0,02 und 0,05 verwendet werden.
Bei niedrigen Temperaturen kann anstelle der stetigen Sieblinie eine Ausfallkörnung eingesetzt werden und der Durchmesser des feinsten Kornes auf 0,2 mm angehoben werden.
Es ergibt sich dann ein Größenbereich für die Microhohlkugeln von 0,05 bis 0,15 mm.
Zusätzliche Feinstfüllstoffe, die zum Einfärben, zur Erhöhung der Viskosität und ähnlichem häufig zugegeben sind, beeinflussen die Größe der Microhohlkugeln nicht.
Beispiel 2 Ein Kunststoffmörtel besteht aus: b) 6% Methylmethacrylat Viskosität ca. 2-10 mPas einschl. Beschleuniger und Vernetzer ca. 1% Polymethylmethacrylat ca. 0,3% Peroxid 0,2-0,4% Microhohlkugeln 0,02 - 0,05 mm 92,3% Quarzsandsieblinie 0,05 - 15 mm nach Fuller.
Die Scherfestigkeit zwischen einem derartigen Polymerbeton und dem Untergrund liegt in der Größenordnung 2 zwischen 7 und 15 N/mm . In der gleichen Größenordnung liegen auch die Eigenspannungen, die sich nach der Gleichung = E . t berechnen. Hierbei bedeuten & das lineare Schwindmaß und E den Elastizitätsmodul. Während sich der Elastizitätsmodul, wie beim Beispiel 1 gezeigt, nur um weniger als 10% durch den Zusatz der Microhohlkugeln verändert, ändert sich das Schwindmaß je nach Füllgrad erheblich, und zwar von 0,3 bis 0,7.10 3 auf etwa 0,05 bis 0,1.10 , so daß sich die Eigenspannung Gerheblich verringert.
Beispiel 3 Mörtel auf der Basis von Polyurethan: c) 8% Polyol (Polyester oder Polyäther) OH-Gehalt 2-22 Viskosität 500-5000 mPas 18 Molekularsiebpulver 3* Diphenylmethan-Diisocyanat 0,3-0,5% Microhohlkugeln 0,02-0,05 mm 87,6% Quarzsandsieblinie 0,1 - 7 mm nach Fuller.
Beispiel 4 d) 7,5% Polyester, Viskosität 1-5 Pas einschl. Beschleuniger und Katalysator 0,2-0,4% Microhohlkugeln 0.02-0,05 mm 92,2% Quarzsandsieblinie 0,05 - 15 mm nach Fuller.

Claims

Patentansprüche Kunststoffmörtel zur Herstellung von Estrichen oder Beton mit einem Bindemittel auf der Basis polymerer oder polyaditiver Kunststoffe und mit Zuschlagstoffen,'dadurch gekennzeichnet, daß zum Abbau der beim Aushärten auftretenden Eigenspannungen elastische Kunststoffkugeln in einem jeweils vorgegebenen Volumenverhältnis beigemischt sind.
2. Kunststoffmörtel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Kunststoffkugeln etwa dem Durchmesser der Schlupfkugeln der Zuschlagstoffe entspricht, derart, daß die Kunststoffkugeln in die Hohlräume zwischen den Zuschlagstoffen einbringbar sind.
3. Kunststoffmörtel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Kunststoffkugeln in einem Bereich zwischen 0,01 und 0,15 mm liegt.
4. Kunststoffmörtel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffkugeln Hohlkugeln sind.
5. Kunststoffmörtel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Volumenanteil der Kunststoffkugeln an der Mischung zahlenmäßig etwa dem Volumenschwund nach dem Gelpunkt des von Zuschlagstoffen freien Bindemittels entspricht.
6. Kunststoffmörtel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuschlagstoffe Quarzsand oder -kies sind.
7. Kunststoffmörtel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuschlagstoffe eine Kornverteilung entsprechend einer stetigen Sieblinie aufweisen.
8. Kunststoffmörtel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuschlagstoffe eine Kornverteilung entsprechend einer Ausfallkörnung aufweisen.
9. Kunststoffmörtel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuschlagstoffe Quarzsand mit einer Sieblinie von 0,05 - 7 mm nach Fuller sind.
10. Kunststoffmörtel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Reaktivverdünner zum Herabsetzen der Viskosität enthalten ist.