EP0684347A2 - Method of producing chemically resistant and liquid impervious expansion joints - Google Patents
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- EP0684347A2 EP0684347A2 EP95104690A EP95104690A EP0684347A2 EP 0684347 A2 EP0684347 A2 EP 0684347A2 EP 95104690 A EP95104690 A EP 95104690A EP 95104690 A EP95104690 A EP 95104690A EP 0684347 A2 EP0684347 A2 EP 0684347A2
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- E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
- E04B1/00—Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
- E04B1/62—Insulation or other protection; Elements or use of specified material therefor
- E04B1/66—Sealings
- E04B1/68—Sealings of joints, e.g. expansion joints
Definitions
- the present invention relates to a method for producing expansion joints that are chemical-resistant and liquid-impermeable.
- the invention also relates to the use of polyolefin foam as a joint tape in the production of such expansion joints.
- protective structures In systems for storing, filling, handling, manufacturing, treating or using environmentally harmful substances, protective structures, particularly those made of concrete, are used to protect the soil and groundwater. In the event of an unforeseen product leakage, for example from leaked containers, pipelines or production systems, these are required to collect or discharge environmentally hazardous substances. To do this, these structures must be liquid-tight.
- Joint tapes and joint sealants are known. Joint tapes are made of PVC or rubber and are embedded in concrete, pressed into joints or flanged to the concrete. Joint sealants are introduced into the finished joint recesses in the plastic state, bind there and seal the joint by adhesion to the joint flanks. It is important to ensure that the material is only installed at a depth of approx. 0.8 to 1.0 times the joint width (see Industry Association for Sealants, Leaflet No. 1, May 1989 edition). This should ensure that the material has sufficient elasticity; with increasing ratio of joint depth to joint width, this decreases because of the hindrance of the transverse contraction. Mainly polysulfides and polyurethanes are used as materials for joint sealants.
- plasticized PVC (PVC-P) and SBR rubber are only partially resistant to solvents, concentrated acids and oils; The same applies to polyurethanes and polysulfides compared to many solvents such as.
- the joint tapes are embedded or flanged within the component thickness of the concrete structure.
- the embedded form does not allow for controllability and easy interchangeability. With the flanged construction there is no passability, there is also an increased possibility of damage to the joint tape.
- Joint sealing compounds have, as already mentioned, the disadvantage that they can only be installed to a limited depth in relation to the joint width, so that their expansion possibility is retained. With this limited depth, however, it can be expected to be a bit difficult to handle.
- the liquid penetrates into the concrete and flows around the expansion joint material through the concrete, emerges from the concrete below the joint material and can thus reach the ground.
- Information on the penetration depths of chemicals in concrete can be found in the "Guideline for Concrete Construction for Handling Water Hazardous Substances, Part 1: Design and Dimensioning of Uncoated Concrete Components" of the German Committee for Reinforced Concrete (DAfStb) from September 1992. You have to choose either with this type of joint accept the disadvantage of a limited possibility of stretching or the risk of being loose and therefore permeable.
- the task was therefore to develop a process for the production of expansion joints that have a high chemical resistance, liquid impermeability and mobility.
- the expansion joints should also be controllable, easy to replace and passable.
- polyolefin foam not only has a high resistance to chemicals and solvents, but is also able to absorb strains regardless of a hindrance to the transverse contraction of the material.
- an easy way was found to connect polyolefin foam with concrete, asphalt concrete or mastic asphalt. The present invention is based on the interaction of these three factors.
- the method according to the invention for producing chemical-resistant and liquid-impermeable expansion joints therefore consists in gluing a profile made of a foamed polyolefin into a concrete, asphalt concrete or mastic asphalt joint, using a chemically resistant resin as the adhesive.
- both joint flanks can consist of one of the materials mentioned above, or there is only one joint flank made of one of these materials and the other joint flank consists of steel.
- An essential feature is a minimum thickness of the top layer of 3 or 4 cm and a void content of less than 3% by volume.
- the building materials mentioned are also used for filling and emptying points for rail tank cars. For this reason, the building materials must be connected to the rail profile in a liquid-tight manner in order to be able to conduct escaping liquid through a gradient in collecting facilities. In practice, a gap formation is often found next to the rail profile.
- the formation of the joint according to the invention between the concrete, asphalt concrete and mastic asphalt surfaces and the steel rail prevents the formation of gaps and prevents damage from the wheel arch due to the elasticity of the material.
- the concrete is coated. This is shown by way of example in FIG. 1.
- the expansion joint of the concrete is advantageously formed in the applied coating system, wherein the joint profile (2) can be glued in at the same time.
- the coating system (5) used is state of the art and usually consists of a primer (3) , a tear-resistant layer (5.1) and a chemically resistant layer (5.2) .
- the joint profile is glued to the concrete (1) with the resin of the chemically resistant layer (5.2) in the example shown here, ie the primer (3) and adhesive (4) are identical here.
- the resin can be diluted with a solvent.
- Suitable coating systems for concrete that can be used in systems for storing, filling, handling, manufacturing, treating or using water-polluting substances are approved by the German Institute for Building Technology.
- the foamed polyolefin is usually glued into a prepared joint of the more or less hardened concrete.
- the concrete joint is expediently prepared by cutting non-parallel joint flanks with a concrete cutter with two parallel cutting discs.
- the foamed polyolefin is then glued into the prepared concrete joint in strips. This procedure has the advantage that it creates a sharp-edged concrete edge.
- expansion joint profile in a new concrete surface to be created is possible during the concreting process.
- compression hoses can be installed on each joint flank, through which a suitable resin is pressed after the concrete has hardened in order to obtain a liquid-tight bond.
- polyolefin here primarily means polyethylene, polypropylene and polybutene-1, the former two being preferred.
- any state-of-the-art foamed polyethylene can be used, regardless of whether it consists of HDPE, LDPE or LLDPE.
- the material can be uncrosslinked.
- a closed-cell, crosslinked foam is expediently used.
- Suitable polypropylenes are, for example, homopolypropylene, ethylene-propylene block copolymers, propylene-ethylene or propylene-butylene random copolymers and random terpolymers of propylene, ethylene and butene-1. Of these, a propylene-ethylene random copolymer with 1 to 15% by weight of ethylene is preferred.
- the foamed polyolefin should of course be largely closed-cell.
- the foam has a density of 15 to 250 kg / m3, preferably from 20 to 100 kg / m3 and particularly preferably from 30 to 60 kg / m3.
- the production of such foams is state of the art. They can be produced, for example, by extrusion with the addition of a blowing agent, by molding particle foam with the aid of a molding machine or by all other known methods.
- Adequate adhesion of conventional adhesive resins to polyolefins is very difficult to achieve because of their non-polar nature. It can be achieved, for example, by exposing the surface to be bonded to a low-pressure plasma, a corona discharge or a strongly oxidizing liquid medium. Another possibility is to produce the foam material from a polyolefin which contains functional groups which have been introduced by grafting or copolymerization in accordance with the prior art. However, a conventional foamed polyolefin is particularly preferably simply primed with a suitable thin-bodied resin. The low-viscosity resin enters the cut cavities, with which mechanical clinging is achieved during the subsequent bonding.
- any resin that is sufficiently resistant to chemicals and solvents and that is compatible with the resin used for gluing is suitable.
- examples include polyurethane resin (PU), unsaturated polyester resin (UP), epoxy resin (EP), vinyl ester resin (VE), polymethyl methacrylate (PMMA), furan resin (FU) and phenol-formaldehyde resin (PF).
- PU polyurethane resin
- UP unsaturated polyester resin
- EP epoxy resin
- VE vinyl ester resin
- PMMA polymethyl methacrylate
- furan resin FU
- PF phenol-formaldehyde resin
- the pre-coated resin must be hardened or cured before subsequent bonding.
- 24 hours at the temperature recommended by the manufacturer for the respective resin usually at least 50 ° C should be mentioned.
- Resin resistant to chemicals and solvents is also used for bonding. Examples include PU, UP, EP, VE, PMMA, FU and PF. These resins and their properties are known to the person skilled in the art; they are all marketable, so that a more detailed description is not necessary.
- the resin used for gluing must adhere both to the resin used for the primer and to the concrete of the joint flank.
- the installation depth is advantageously 5 to 15 cm.
- the profiles used can have any desired geometry. Longer joints are provided with a band-shaped profile, which is cut, punched or sawn, for example, from block material measuring 100 x 200 cm in the required thickness.
- the joint of the joint profiles is made with an oblique cut, for example 45 °.
- the joint profiles are connected to each other by gluing with a resin of the type that is also suitable for priming. Cross pieces, T-pieces and L-pieces are also sawn, cut or punched from the full block material and also connected by means of bevel cuts by gluing.
- expansion joints with high chemical resistance, liquid impermeability and mobility can be produced, which are controllable, easy to replace and can be driven over.
- the controllability is given by the visibility on the component surface. It is easy to see whether damage or detachment from the joint flanks has occurred. Flank adhesion is easy to check using aids.
- the leak tightness can be checked with leak detection devices.
- the joint tape according to the invention can be replaced without damaging the concrete.
- the existing expansion joint profile can be easily removed by cutting out the joint material along the joint flanks with cutting, milling or sawing devices. The new material is installed in the joint cut out in this way.
- TROCELLEN® Hommes Troisdorf AG, D-53839 Troisdorf
- the density of the material was 45 kg / m3; the dimensions of the test specimen were 20 x 5 x 160 mm.
- TROCELLEN® The adhesion of TROCELLEN® to the concrete under the influence of media was tested on test specimens.
- prisms were made from cement mortar measuring 4 x 4 x 7 cm3.
- foam bodies measuring 4 x 4 x 1.2 cm3 were sawn out of a block and provided with a primer on the broad sides, as shown in Table 2.
- the foam body was installed between the mortar prisms. The procedure was such that the resin shown in Table 3 applied to both the surfaces of the joint flanks and the pre-painted surfaces of the Foam body was painted.
- the curing time was 3 days at room temperature.
- the test specimens were then immersed in the test media specified in Table 4 at room temperature for 72 hours.
- MC-DUR 1000 EM / A resin 100 Epoxy resin Harder 25th Bonding resins for expansion joint material Material designation D MC-DUR 1000 EM / A resin (100 MT) with hardener (25 MT) E Hintapox 0166 / S700 (100 MT) with hardener H 90 (20.5 MT) F *) MC-DUR 3000 VE resin (98 MT) with hardener (2 MT) *) modified polyester resin
Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Dehnungsfugen, die chemikalienbeständig und flüssigkeitsundurchlässig sind. Gegenstand der Erfindung ist auch die Verwendung von Polyolefinschaum als Fugenband bei der Herstellung solcher Dehnungsfugen.The present invention relates to a method for producing expansion joints that are chemical-resistant and liquid-impermeable. The invention also relates to the use of polyolefin foam as a joint tape in the production of such expansion joints.
In Anlagen zum Lagern, Abfüllen, Umschlagen, Herstellen, Behandeln oder Verwenden umweltschädlicher Stoffe werden zum Schutz des Bodens und Grundwassers Schutzbauwerke insbesondere aus Beton benutzt. Diese werden im Falle eines unvorhergesehenen Produktaustritts, beispielsweise aus leckgewordenen Behältern, Rohrleitungen oder Produktionsanlagen, zum Auffangen oder Ableiten umweltgefährdender Stoffe benötigt. Dazu müssen diese Bauwerke flüssigkeitsdicht sein.In systems for storing, filling, handling, manufacturing, treating or using environmentally harmful substances, protective structures, particularly those made of concrete, are used to protect the soil and groundwater. In the event of an unforeseen product leakage, for example from leaked containers, pipelines or production systems, these are required to collect or discharge environmentally hazardous substances. To do this, these structures must be liquid-tight.
Betonbauwerke unterliegen jedoch Temperatureinwirkungen sowie Beanspruchungen infolge Setzungen des Baugrundes und Schwindeinflüssen des Betons, wodurch Zwangsspannungen erzeugt werden. Dadurch können Risse entstehen, die zur Durchlässigkeit des Bauwerks führen. Derartige Zwangsspannungen können reduziert werden, wenn das Bauwerk mit Dehnungsfugen versehen wird, so daß eine Verformung des Bauwerks ermöglicht wird.However, concrete structures are subject to the effects of temperature and stresses due to subsidence of the subsoil and the shrinking effects of the concrete, which creates forced stresses. This can cause cracks that lead to the permeability of the structure. Such stresses can be reduced if the building is provided with expansion joints, so that deformation of the building is made possible.
Bei Schutzbauwerken der obengenannten Art müssen diese Dehnungsfugen chemikalienbeständig und flüssigkeitsundurchlässig abgedichtet werden, ohne daß die Bewegungsmöglichkeit des Betons behindert wird.In the case of protective structures of the type mentioned above, these expansion joints must be sealed in a chemical-resistant and liquid-impermeable manner without the concrete being able to move.
Das Abdichten von Dehnungsfugen ist bekannt und wird z. B. in N. Klawa und A. Haack, "Tiefbaufugen", Ernst und Sohn Verlag, Berlin, 1990, beschrieben. Bekannt sind Fugenbänder und Fugendichtstoffe. Fugenbänder bestehen aus PVC oder Kautschuk und werden in Beton eingebettet, in Fugen eingepreßt oder an den Beton angeflanscht. Fugendichtstoffe werden im plastischen Zustand in die fertigen Fugenaussparungen eingebracht, binden dort ab und dichten die Fuge durch Adhäsion an den Fugenflanken ab. Dabei ist darauf zu achten, daß das Material nur in einer Tiefe der ca. 0,8-bis 1,0-fachen Fugenbreite eingebaut wird (siehe Industrieverband Dichtstoffe, Merkblatt Nr. 1, Ausgabe Mai 1989). Dadurch soll eine ausreichende Dehnfähigkeit des Materials gewährleistet bleiben; mit zunehmendem Verhältnis von Fugentiefe zu Fugenbreite nimmt diese nämlich durch die Behinderung der Querkontraktion ab. Als Materialien für Fugendichtstoffe werden hauptsächlich Polysulfide und Polyurethane verwendet.The sealing of expansion joints is known and z. B. in N. Klawa and A. Haack, "Tiefbaufugen", Ernst and Son Verlag, Berlin, 1990, described. Joint tapes and joint sealants are known. Joint tapes are made of PVC or rubber and are embedded in concrete, pressed into joints or flanged to the concrete. Joint sealants are introduced into the finished joint recesses in the plastic state, bind there and seal the joint by adhesion to the joint flanks. It is important to ensure that the material is only installed at a depth of approx. 0.8 to 1.0 times the joint width (see Industry Association for Sealants, Leaflet No. 1, May 1989 edition). This should ensure that the material has sufficient elasticity; with increasing ratio of joint depth to joint width, this decreases because of the hindrance of the transverse contraction. Mainly polysulfides and polyurethanes are used as materials for joint sealants.
Als Anforderung an die Dehnungsfugen in Betonflächen von Auffangräumen und Ableitflächen für wassergefährdende Stoffe ist neben der Chemikalienbeständigkeit und Undurchlässigkeit die Kontrollierbarkeit, Auswechselbarkeit, Beweglichkeit und u. U. Befahrbarkeit zu nennen.In addition to chemical resistance and impermeability, controllability, interchangeability, mobility and a. U. passability to name.
Die üblicherweise für Fugenbänder und Fugendichtstoffe verwendeten Materialien zeigen nur eine eingeschränkte chemische Beständigkeit. So ist weichgemachtes PVC (PVC-P) und SBR-Kautschuk gegenüber Lösemitteln, konzentrierten Säuren und Ölen nur bedingt beständig; das gleiche gilt für Polyurethane und Polysulfide gegenüber vielen Lösemitteln wie z. B. CKW, Estern, Ketonen und Alkoholen sowie gegenüber Ölen.The materials usually used for joint tapes and joint sealants show only a limited chemical resistance. For example, plasticized PVC (PVC-P) and SBR rubber are only partially resistant to solvents, concentrated acids and oils; The same applies to polyurethanes and polysulfides compared to many solvents such as. B. CHCs, esters, ketones and alcohols as well as oils.
Gemäß dem Stand der Technik werden die Fugenbänder innerhalb der Bauteildicke der Betonkonstruktion eingebettet oder angeflanscht. Bei der eingebetteten Form ist eine Kontrollierbarkeit und eine problemlose Auswechselbarkeit nicht gegeben. Bei der angeflanschten Bauweise ist eine Befahrbarkeit nicht gegeben, zusätzlich liegt eine erhöhte Schädigungsmöglichkeit des Fugenbandes vor.According to the prior art, the joint tapes are embedded or flanged within the component thickness of the concrete structure. The embedded form does not allow for controllability and easy interchangeability. With the flanged construction there is no passability, there is also an increased possibility of damage to the joint tape.
Fugendichtungsmassen hingegen weisen, wie bereits erwähnt, den Nachteil auf, daß sie, bezogen auf die Fugenbreite, nur in einer begrenzten Tiefe einbaubar sind, damit ihre Dehnungsmöglichkeit erhalten bleibt. Bei dieser begrenzten Tiefe ist jedoch mit einer Umläufigkeit zu rechnen. Die Flüssigkeit dringt dabei in den Beton ein und umfließt das Dehnungsfugenmaterial durch den Beton, tritt unterhalb des Fugenmaterials aus dem Beton aus und kann so das Erdreich erreichen. Angaben zu Eindringtiefen von Chemikalien in Beton sind in der "Richtlinie für Betonbau beim Umgang mit wassergefährdenden Stoffen, Teil 1: Entwurf und Bemessung unbeschichteter Betonbauteile" des Deutschen Ausschusses für Stahlbeton (DAfStb) vom September 1992 enthalten. Man muß bei dieser Fugenart also wahlweise entweder den Nachteil einer eingeschränkten Dehnungsmöglichkeit oder die Gefahr der Umläufigkeit und damit der Durchlässigkeit in Kauf nehmen.Joint sealing compounds, however, have, as already mentioned, the disadvantage that they can only be installed to a limited depth in relation to the joint width, so that their expansion possibility is retained. With this limited depth, however, it can be expected to be a bit difficult to handle. The liquid penetrates into the concrete and flows around the expansion joint material through the concrete, emerges from the concrete below the joint material and can thus reach the ground. Information on the penetration depths of chemicals in concrete can be found in the "Guideline for Concrete Construction for Handling Water Hazardous Substances, Part 1: Design and Dimensioning of Uncoated Concrete Components" of the German Committee for Reinforced Concrete (DAfStb) from September 1992. You have to choose either with this type of joint accept the disadvantage of a limited possibility of stretching or the risk of being loose and therefore permeable.
Die Aufgabe bestand also darin, ein Verfahren zur Herstellung von Dehnungsfugen, die eine hohe chemische Beständigkeit, Flüssigkeitsundurchlässigkeit und Beweglichkeit besitzen, zu entwickeln. Die Dehnungsfugen sollten zudem kontrollierbar, leicht auszuwechseln und befahrbar sein.The task was therefore to develop a process for the production of expansion joints that have a high chemical resistance, liquid impermeability and mobility. The expansion joints should also be controllable, easy to replace and passable.
Überraschenderweise wurde gefunden, daß Polyolefinschaum nicht nur eine hohe Beständigkeit gegenüber Chemikalien und Lösemitteln aufweist, sondern auch in der Lage ist, Dehnungen unabhängig von einer Behinderung der Querkontraktion des Materials aufzunehmen. Zudem wurde ein einfacher Weg gefunden, Polyolefinschaum mit Beton, Asphaltbeton oder Gußasphalt kraftschlüssig zu verbinden. Die vorliegende Erfindung beruht auf dem Zusammenwirken dieser drei Faktoren.Surprisingly, it was found that polyolefin foam not only has a high resistance to chemicals and solvents, but is also able to absorb strains regardless of a hindrance to the transverse contraction of the material. In addition, an easy way was found to connect polyolefin foam with concrete, asphalt concrete or mastic asphalt. The present invention is based on the interaction of these three factors.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung chemikalienbeständiger und flüssigkeitsundurchlässiger Dehnungsfugen besteht also darin, daß ein Profil aus einem geschäumten Polyolefin in eine Beton-, Asphaltbeton- oder Gußasphaltfuge eingeklebt wird, wobei als Kleber ein chemisch beständiges Harz verwendet wird.The method according to the invention for producing chemical-resistant and liquid-impermeable expansion joints therefore consists in gluing a profile made of a foamed polyolefin into a concrete, asphalt concrete or mastic asphalt joint, using a chemically resistant resin as the adhesive.
Hierbei können entweder beide Fugenflanken aus einem der obengenannten Werkstoffe bestehen, oder es besteht nur eine Fugenflanke aus einem dieser Werkstoffe und die andere Fugenflanke besteht aus Stahl.Either both joint flanks can consist of one of the materials mentioned above, or there is only one joint flank made of one of these materials and the other joint flank consists of steel.
Die Anforderungen an die Güte des Betons sind in der obengenannten "Richtlinie für Betonbau ...", Ziffer 5.1, festgelegt. Diese Anforderungen werden an die Errichtung von Neuanlagen gestellt und legen als wesentliches Kriterium einen Wasserzementwert W/Z ≦ 0,50 fest. Nach einem Hinweis in Ziffer A.2.1 der o. a. Richtlinie kann bei vorhandenen Anlagen von einem Beton mit einem Wasserzementwert W/Z ≦ 0,60 ausgegangen werden. In dem Anhang der Richtlinie sind Prüfverfahren beschrieben, um die Dichtheit und Beständigkeit des Betons gegenüber Chemikalien zu bestimmen.The requirements for the quality of the concrete are laid down in the "Guideline for Concrete Construction ...", Section 5.1. These requirements are placed on the construction of new plants and determine a water cement value W / Z ≦ 0.50 as an essential criterion. According to a note in section A.2.1 of the above guideline, a concrete with a water cement value W / Z ≦ 0.60 can be assumed for existing systems. The appendix to the directive describes test methods to determine the tightness and resistance of the concrete to chemicals.
Die Anforderungen an Asphaltbeton und Gußasphalt auf Bodenflächen, die dem Schutz des Untergrundes vor wassergefährdenden Stoffen dienen, sind beispielhaft in Technischen Regeln für brennbare Flüssigkeiten, z. B. TRBF 111 "Füllstellen, Entleerstellen, Flugfeldbetankungsstellen", Fassung September 1992, enthalten. Diese Anforderungen gelten streng nur für brennbare wassergefährdende Stoffe. Wesentliches Merkmal ist eine Mindestdicke der Deckschicht von 3 bzw. 4 cm und ein Hohlraumgehalt von kleiner als 3 Vol.-%.The requirements for asphalt concrete and mastic asphalt on floor surfaces that serve to protect the subsurface from water-polluting substances are exemplified in technical rules for flammable liquids, e.g. B. TRBF 111 "Filling, emptying, airfield refueling stations", September 1992 version included. These requirements apply strictly only to flammable, water-polluting substances. An essential feature is a minimum thickness of the top layer of 3 or 4 cm and a void content of less than 3% by volume.
Genannte Baustoffe werden auch für Abfüll- und Entleerstellen für Eisenbahnkesselwagen verwendet. Daher müssen die Baustoffe flüssigkeitsdicht an das Schienenprofil angeschlossen werden, um ausgetretene Flüssigkeit durch Gefällewirkung in Auffangeinrichtungen leiten zu können. In der Praxis wird häufig eine Spaltenbildung neben dem Schienenprofil festgestellt.The building materials mentioned are also used for filling and emptying points for rail tank cars. For this reason, the building materials must be connected to the rail profile in a liquid-tight manner in order to be able to conduct escaping liquid through a gradient in collecting facilities. In practice, a gap formation is often found next to the rail profile.
Weiterhin wird in der Praxis häufig festgestellt, daß es bei gleicher Höhenausbildung der Bodenfläche mit der Schienenoberkante zu Schäden neben der Schiene durch den Radlauf des Gleisfahrzeugs kommt. Diese Schäden sind Abplatzungen, in denen sich auslaufende Flüssigkeit sammeln kann. Verbunden mit der beschriebenen Spaltenbildung kann die längere Verweildauer der Flüssigkeit zu einem Durchdringen der Bodenfläche führen.Furthermore, it is frequently found in practice that, with the same height formation of the floor surface with the top edge of the rail, damage occurs alongside the rail through the wheel arch of the track vehicle. This damage is flaking in which leaking liquid can collect. Coupled with the formation of gaps described, the longer residence time of the liquid can lead to penetration of the bottom surface.
Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Fuge zwischen den Beton-, Asphaltbeton- und Gußasphaltflächen und der Stahlschiene wird eine Spaltenbildung vermieden und durch die Elastizität des Materials eine Schädigung durch den Radlauf verhindert.The formation of the joint according to the invention between the concrete, asphalt concrete and mastic asphalt surfaces and the steel rail prevents the formation of gaps and prevents damage from the wheel arch due to the elasticity of the material.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Beton beschichtet. In der Fig. 1 wird dies beispielhaft dargestellt.In a further embodiment of the present invention, the concrete is coated. This is shown by way of example in FIG. 1.
Bei dieser Ausbildung des beschichteten Betons (1) wird die Dehnungsfuge des Betons vorteilhaft im aufgebrachten Beschichtungssystem ausgebildet, wobei gleichzeitig das Fugenprofil (2) eingeklebt werden kann. Das verwendete Beschichtungssystem (5) ist Stand der Technik und besteht üblicherweise aus einem Voranstrich (3), einer reißfesten Schicht (5.1) und einer chemisch beständigen Schicht (5.2). Um eine Dichtheit zu erreichen, wird das Fugenprofil im hier beispielhaft dargestellten Fall mit dem Harz der chemisch beständigen Schicht (5.2) an den Beton (1) angeklebt, d. h. Voranstrich (3) und Kleber (4) sind hier identisch. Um für den Voranstrich eine ausreichend niedrige Viskosität zu erhalten, kann das Harz mit einem Lösungsmittel verdünnt werden.In this embodiment of the coated concrete (1) , the expansion joint of the concrete is advantageously formed in the applied coating system, wherein the joint profile (2) can be glued in at the same time. The coating system (5) used is state of the art and usually consists of a primer (3) , a tear-resistant layer (5.1) and a chemically resistant layer (5.2) . In order to achieve a tightness, the joint profile is glued to the concrete (1) with the resin of the chemically resistant layer (5.2) in the example shown here, ie the primer (3) and adhesive (4) are identical here. To obtain a sufficiently low viscosity for the primer, the resin can be diluted with a solvent.
Geeignete Beschichtungssysteme für Beton, die in Anlagen zum Lagern, Abfüllen, Umschlagen, Herstellen, Behandeln oder Verwenden wassergefährdender Stoffe benutzt werden können, werden vom Deutschen Institut für Bautechnik zugelassen.Suitable coating systems for concrete that can be used in systems for storing, filling, handling, manufacturing, treating or using water-polluting substances are approved by the German Institute for Building Technology.
Diese Systeme sowie Systeme, die zwar geeignet, aber noch nicht zugelassen sind, haben als Bindemittel Polyurethan (PUR), Epoxidharz (EP), ungesättigtes Polyesterharz (UP), Vinylesterharz (VE), Polymethylmethacrylat (PMMA), Furanharz, Phenol-Formaldehydharz oder Kombinationen dieser Harze.These systems, as well as systems that are suitable but not yet approved, have as binders polyurethane (PUR), epoxy resin (EP), unsaturated polyester resin (UP), vinyl ester resin (VE), polymethyl methacrylate (PMMA), furan resin, phenol-formaldehyde resin or Combinations of these resins.
Üblicherweise wird das geschäumte Polyolefin in eine vorbereitete Fuge des mehr oder weniger ausgehärteten Betons eingeklebt. Die Betonfuge wird zweckmäßigerweise vorbereitet, indem nichtparallele Fugenflanken mit einem Betonschneidegerät mit zwei parallelen Trennscheiben nachgeschnitten werden. Das geschäumte Polyolefin wird dann streifenförmig in die vorbereitete Betonfuge eingeklebt. Diese Vorgehensweise besitzt den Vorteil, daß damit eine scharfkantige Betonkante erzeugt wird.The foamed polyolefin is usually glued into a prepared joint of the more or less hardened concrete. The concrete joint is expediently prepared by cutting non-parallel joint flanks with a concrete cutter with two parallel cutting discs. The foamed polyolefin is then glued into the prepared concrete joint in strips. This procedure has the advantage that it creates a sharp-edged concrete edge.
Jedoch ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch ein sofortiger Einbau des Dehnungsfugenprofils in eine neu zu erstellende Betonfläche während des Betoniervorgangs möglich. Hier können beispielsweise Verpreßschläuche an jeder Fugenflanke mit eingebaut werden, durch die nach dem Erhärten des Betons ein geeignetes Harz verpreßt wird, um einen flüssigkeitsdichten Verbund zu erhalten.However, within the scope of the present invention, an immediate installation of the expansion joint profile in a new concrete surface to be created is possible during the concreting process. Here, for example, compression hoses can be installed on each joint flank, through which a suitable resin is pressed after the concrete has hardened in order to obtain a liquid-tight bond.
Die Bezeichnung Polyolefin steht hier in erster Linie für Polyethylen, Polypropylen und Polybuten-1, wobei die beiden ersteren bevorzugt sind.The term polyolefin here primarily means polyethylene, polypropylene and polybutene-1, the former two being preferred.
Grundsätzlich kann jedes dem Stand der Technik entsprechende geschäumte Polyethylen verwendet werden, unabhängig davon, ob es aus HDPE, LDPE oder LLDPE besteht. Das Material kann unvernetzt sein. Sinnvollerweise wird jedoch ein geschlossenzelliger, vernetzter Schaum verwendet.In principle, any state-of-the-art foamed polyethylene can be used, regardless of whether it consists of HDPE, LDPE or LLDPE. The material can be uncrosslinked. However, a closed-cell, crosslinked foam is expediently used.
Geeignete Polypropylene sind beispielsweise Homopolypropylen, Ethylen-Propylen-Blockcopolymere, Propylen-Ethylen- oder Propylen-Butylen-Randomcopolymere sowie Random-Terpolymere von Propylen, Ethylen und Buten-1. Hiervon wird ein Propylen-Ethylen-Randomcopolymeres mit 1 bis 15 Gew.-% Ethylen bevorzugt.Suitable polypropylenes are, for example, homopolypropylene, ethylene-propylene block copolymers, propylene-ethylene or propylene-butylene random copolymers and random terpolymers of propylene, ethylene and butene-1. Of these, a propylene-ethylene random copolymer with 1 to 15% by weight of ethylene is preferred.
Das geschäumte Polyolefin sollte selbstverständlich weitgehend geschlossenzellig sein. Üblicherweise hat der Schaum eine Dichte von 15 bis 250 kg/m³, bevorzugt von 20 bis 100 kg/m³ und besonders bevorzugt von 30 bis 60 kg/m³. Die Herstellung solcher Schäume ist Stand der Technik. Sie können beispielsweise durch Extrusion unter Zusatz eines Treibmittels, durch Formen von Partikelschaum mit Hilfe eines Formteilautomaten oder nach allen sonstigen bekannten Methoden hergestellt werden.The foamed polyolefin should of course be largely closed-cell. Usually the foam has a density of 15 to 250 kg / m³, preferably from 20 to 100 kg / m³ and particularly preferably from 30 to 60 kg / m³. The production of such foams is state of the art. They can be produced, for example, by extrusion with the addition of a blowing agent, by molding particle foam with the aid of a molding machine or by all other known methods.
Eine ausreichende Adhäsion üblicher Klebharze an Polyolefine ist wegen deren unpolarem Charakter nur sehr schwer zu erreichen. Sie kann beispielsweise dadurch erzielt werden, daß man die zu verklebende Oberfläche einem Niederdruckplasma, einer Coronaentladung oder einem stark oxidierenden flüssigen Medium aussetzt. Eine andere Möglichkeit ist die, das Schaummaterial aus einem Polyolefin herzustellen, das funktionelle Gruppen enthält, die dem Stand der Technik entsprechend durch Pfropf- oder Copolymerisation eingebracht wurden. Besonders bevorzugt wird jedoch ein übliches geschäumtes Polyolefin einfach mit einem geeigneten dünnflüssigen Harz vorgestrichen. Das dünnflüssige Harz tritt hierbei in die angeschnittenen Hohlräume ein, womit beim anschließenden Verkleben eine mechanische Verklammerung erzielt wird. Grundsätzlich ist hier jedes Harz geeignet, das gegenüber Chemikalien und Lösemitteln ausreichend beständig ist und mit dem Harz, das zum Verkleben verwendet wird, kompatibel ist. Als Beispiele seien Polyurethanharz (PU), ungesättigtes Polyesterharz (UP), Epoxiharz (EP), Vinylesterharz (VE), Polymethylmethacrylat (PMMA), Furanharz (FU) und Phenol-Formaldehydharz (PF) genannt. Gegebenenfalls kann die Viskosität durch Zusatz eines geeigneten Lösemittels verringert werden.Adequate adhesion of conventional adhesive resins to polyolefins is very difficult to achieve because of their non-polar nature. It can be achieved, for example, by exposing the surface to be bonded to a low-pressure plasma, a corona discharge or a strongly oxidizing liquid medium. Another possibility is to produce the foam material from a polyolefin which contains functional groups which have been introduced by grafting or copolymerization in accordance with the prior art. However, a conventional foamed polyolefin is particularly preferably simply primed with a suitable thin-bodied resin. The low-viscosity resin enters the cut cavities, with which mechanical clinging is achieved during the subsequent bonding. In principle, any resin that is sufficiently resistant to chemicals and solvents and that is compatible with the resin used for gluing is suitable. Examples include polyurethane resin (PU), unsaturated polyester resin (UP), epoxy resin (EP), vinyl ester resin (VE), polymethyl methacrylate (PMMA), furan resin (FU) and phenol-formaldehyde resin (PF). Possibly the viscosity can be reduced by adding a suitable solvent.
Das vorgestrichene Harz muß vor der anschließenden Verklebung an- bzw. ausgehärtet werden. Als grober Richtwert für die Härtezeit sei 24 Stunden bei der für das jeweilige Harz vom Hersteller empfohlenen Temperatur (in der Regel mindestens 50 °C) genannt.The pre-coated resin must be hardened or cured before subsequent bonding. As a rough guideline for the curing time, 24 hours at the temperature recommended by the manufacturer for the respective resin (usually at least 50 ° C) should be mentioned.
Zur Verklebung wird ebenfalls ein gegenüber Chemikalien und Lösemitteln beständiges Harz verwendet. Beispiele hierfür sind PU, UP, EP, VE, PMMA, FU und PF. Diese Harze und ihre Eigenschaften sind dem Fachmann bekannt; sie sind durchwegs marktgängig, so daß sich eine genauere Beschreibung erübrigt. Das zur Verklebung verwendete Harz muß sowohl auf dem für den Vorstrich verwendeten Harz als auch auf dem Beton der Fugenflanke haften.Resin resistant to chemicals and solvents is also used for bonding. Examples include PU, UP, EP, VE, PMMA, FU and PF. These resins and their properties are known to the person skilled in the art; they are all marketable, so that a more detailed description is not necessary. The resin used for gluing must adhere both to the resin used for the primer and to the concrete of the joint flank.
Der Einbau in eine vorbereitete Fuge wird derart vorgenommen, daß das Polyolefinschaum-Profil und die Betonflanken mit dem Kleber bestrichen werden. Anschließend wird das Profil von Hand eingesetzt. Selbstverständlich kann der Einbau jedoch auch maschinell erfolgen. Das Fugenprofil wird mit der Oberkante bündig in die Fläche eingebaut und dient so als Schalung für eventuelle Ausbesserungen von ausgebrochenen Fugenkanten.Installation in a prepared joint is carried out in such a way that the polyolefin foam profile and the concrete flanks are coated with the adhesive. The profile is then inserted by hand. Of course, the installation can also be done mechanically. The joint profile is installed flush with the top edge of the surface and thus serves as formwork for any repairs to broken joint edges.
Bei einer Fugenbreite von 2 bis 4 cm beträgt die Einbautiefe zweckmäßigerweise 5 bis 15 cm. Selbstverständlich kann hiervon, falls erwünscht, auch nach oben oder nach unten abgewichen werden.With a joint width of 2 to 4 cm, the installation depth is advantageously 5 to 15 cm. Of course, if desired, you can also deviate upwards or downwards.
Die verwendeten Profile können jede gewünschte Geometrie besitzen. Längere Fugen werden mit einem bandförmigen Profil versehen, das beispielsweise aus Blockmaterial der Abmessungen 100 x 200 cm in der erforderlichen Dicke herausgeschnitten, -gestanzt oder -gesägt wird. Der Stoß der Fugenprofile wird mit einem Schrägschnitt hergestellt, der beispielsweise 45 ° beträgt. Die Verbindung der Fugenprofile untereinander erfolgt durch Kleben mit einem Harz der Art, wie es auch für den Voranstrich geeignet ist. Auch Kreuzteile, T-Stücke und L-Stücke werden aus dem vollen Blockmaterial gesägt, geschnitten oder gestanzt und ebenfalls über Schrägschnitte durch Klebung verbunden.The profiles used can have any desired geometry. Longer joints are provided with a band-shaped profile, which is cut, punched or sawn, for example, from block material measuring 100 x 200 cm in the required thickness. The joint of the joint profiles is made with an oblique cut, for example 45 °. The joint profiles are connected to each other by gluing with a resin of the type that is also suitable for priming. Cross pieces, T-pieces and L-pieces are also sawn, cut or punched from the full block material and also connected by means of bevel cuts by gluing.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können Dehnungsfugen mit hoher chemischer Beständigkeit, Flüssigkeitsundurchlässigkeit und Beweglichkeit hergestellt werden, die kontrollierbar, leicht auszuwechseln und befahrbar sind. Die Kontrollierbarkeit ist durch die Einsehbarkeit an der Bauteiloberfläche gegeben. Es ist leicht erkennbar, ob eine Beschädigung oder Ablösung von den Fugenflanken eingetreten ist. Die Flankenhaftung ist durch Hilfsmittel leicht prüfbar. Die Dichtigkeit kann mit Leckerkennungsgeräten geprüft werden.With the method according to the invention, expansion joints with high chemical resistance, liquid impermeability and mobility can be produced, which are controllable, easy to replace and can be driven over. The controllability is given by the visibility on the component surface. It is easy to see whether damage or detachment from the joint flanks has occurred. Flank adhesion is easy to check using aids. The leak tightness can be checked with leak detection devices.
Das Auswechseln des erfindungsgemäßen Fugenbandes ist ohne Betonschädigung möglich. Durch Ausschneiden des Fugenmaterials entlang den Fugenflanken mit Schneid-, Fräs- oder Sägegeräten kann das vorhandene Dehnfugenprofil leicht entfernt werden. In die so ausgeschnittene Fuge wird das neue Material eingebaut.The joint tape according to the invention can be replaced without damaging the concrete. The existing expansion joint profile can be easily removed by cutting out the joint material along the joint flanks with cutting, milling or sawing devices. The new material is installed in the joint cut out in this way.
Die Befahrbarkeit ist durch die Oberflächenbündigkeit gegeben. Zudem wird beim Überfahren aufgrund von Pressungen durch Auflast ein Anpreßdruck an die Betonkanten erzeugt, der einem Abbrechen der Kanten entgegenwirkt.Accessibility is given by the surface flushness. In addition, when the vehicle is run over due to pressures caused by a load, a contact pressure is generated on the concrete edges, which counteracts the edges breaking off.
Im folgenden soll die Erfindung beispielhaft erläutert werden.The invention will be explained below by way of example.
Als geschäumtes Polyethylen wurde TROCELLEN® (Hüls Troisdorf AG, D-53839 Troisdorf) verwendet. Die Dichte des Materials betrug 45 kg/m³; die Abmessungen des Prüfkörpers waren 20 x 5 x 160 mm.TROCELLEN® (Hüls Troisdorf AG, D-53839 Troisdorf) was used as the foamed polyethylene. The density of the material was 45 kg / m³; the dimensions of the test specimen were 20 x 5 x 160 mm.
Die Beständigkeit dieses Materials gegenüber verschiedenen Medien wurde im Dauertauchversuch bei Raumtemperatur über einen Zeitraum von 72 Stunden geprüft. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 1 angegeben.The resistance of this material to various media was tested in a continuous immersion test at room temperature over a period of 72 hours. The results are shown in Table 1.
Entsprechende Untersuchungen an Fugenbändern aus PVC-P-Standardqualität sowie SBR sind in N. Klawa und A. Haack, a. a. O., auf den Seiten 15 und 19 wiedergegeben. Der Vergleich zeigt, daß Fugenbänder aus geschäumtem Polyethylen denen aus PVC-P oder SBR im Hinblick auf Beständigkeit gegenüber Chemikalien und Lösemitteln eindrucksvoll überlegen sind.
Dieses Beispiel zeigt das Verformungsverhalten von TROCELLEN® im Vergleich mit einem konventionellen Fugendichtstoff. Hierbei wurden zwei verschiedene Probekörper hergestellt:
- a) Probekörper 1: Zwei Prismen aus Zementmörtel der Abmessungen 3 x 3 x 7 cm³ wurden an den quadratischen Flächen mit einem Schaumkörper der Abmessungen 3 x 3 x 3 cm³ verklebt (Formzahl: 1).
- b) Probekörper 2: Zwei Prismen aus Zementmörtel der Abmessungen 7 x 7 x 7 cm³ wurden mit einem Schaumkörper der Abmessungen 7 x 7 x 3 cm³ über dessen Breitseiten verklebt (Formzahl: 2,33).
- a) Test specimen 1: Two prisms made of cement mortar measuring 3 x 3 x 7 cm³ were glued to the square surfaces with a foam body measuring 3 x 3 x 3 cm³ (number of forms: 1).
- b) Test specimen 2: Two prisms made of cement mortar measuring 7 x 7 x 7 cm³ were glued to a foam body measuring 7 x 7 x 3 cm³ across the broad sides (number of forms: 2.33).
Diese Probekörper wurden einem Zugversuch unterworfen, wobei die Dehnung Δb/b (b = Breite des Schaumkörpers) bei der maximalen Zugfestigkeit gemessen wurde. Es wurden folgende Werte erhalten:
- Probekörper 1:
-
- Probekörper 2:
-
- Test specimen 1:
-
- Test specimen 2:
-
Bei Verwendung von TROCELLEN erhält man also auch bei großer Fugentiefe - wodurch eine Umläufigkeit verhindert werden kann - eine ausreichende Bewegungsmöglichkeit.When using TROCELLEN, there is sufficient freedom of movement even with a large joint depth - which can prevent unpleasantness.
Die Anhaftung von TROCELLEN® an den Beton unter Medieneinfluß wurde an Probekörpern geprüft. Hierzu wurden Prismen aus Zementmörtel der Abmessungen 4 x 4 x 7 cm³ hergestellt. Gleichzeitig wurden Schaumkörper der Abmessungen 4 x 4 x 1,2 cm³ aus einem Block herausgesägt und an den Breitseiten mit einem Voranstrich versehen, wie er aus der Tabelle 2 hervorgeht. Nach ca. 24-stündiger Aushärtung bei Raumtemperatur wurde der Schaumkörper zwischen die Mörtelprismen eingebaut. Dabei wurde so vorgegangen, daß das in der Tabelle 3 angegebene Harz sowohl auf die Oberflächen der Fugenflanken als auch auf die vorgestrichenen Oberflächen des Schaumkörpers gestrichen wurde. Die Aushärtezeit betrug 3 Tage bei Raumtemperatur. Die Probekörper wurden dann bei Raumtemperatur 72 Stunden in die in der Tabelle 4 angegebenen Prüfmedien eingetaucht. Anschließend wurden in einem Zugversuch in Anlehnung an DIN 52 455 T1 (Vorschubgeschwindigkeit 10 mm/min) die Zugfestigkeit und die Bruchdehnung bestimmt. An der gebrochenen Probe wurde mittels einer prozentualen Beschreibung der verbliebenen Anhaftung das Bruchbild beurteilt. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 4 wiedergegeben.
Erläuterungen zu Tabelle 4:
- βZ =
- Reißspannung
- εBr =
- Reißdehnung
- B =
- Beton
- H =
- Harz
- PE =
- Polyethylen
- BH =
- Grenzfläche Beton/Harz
- HPE =
- Grenzfläche Harz/Polyethylen
- β Z =
- Tensile stress
- ε Br =
- Elongation at break
- B =
- concrete
- H =
- resin
- PE =
- Polyethylene
- BH =
- Concrete / resin interface
- HPE =
- Resin / polyethylene interface
Claims (12)
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Profil aus einem geschäumten Polyolefin in eine Beton-, Asphaltbeton- oder Gußasphaltfuge eingeklebt wird, wobei als Kleber ein chemisch beständiges Harz verwendet wird.Process for producing chemical-resistant and liquid-impermeable expansion joints,
characterized,
that a profile made of a foamed polyolefin is glued into a concrete, asphalt concrete or mastic asphalt joint, a chemically resistant resin being used as the adhesive.
dadurch gekennzeichnet,
daß eine der beiden Fugenflanken aus Stahl besteht.Method according to claim 1,
characterized,
that one of the two joint flanks is made of steel.
dadurch gekennzeichnet,
daß der Beton beschichtet ist.Method according to one of claims 1 or 2,
characterized,
that the concrete is coated.
dadurch gekennzeichnet,
daß das Profil aus einem geschäumten Polyolefin in eine vorbereitete Fuge eingeklebt wird.Method according to one of claims 1 to 3,
characterized,
that the profile of a foamed polyolefin is glued into a prepared joint.
dadurch gekennzeichnet,
daß das Profil in eine neu zu erstellende Betonfläche während des Betoniervorgangs eingebaut wird.Method according to one of claims 1 to 3,
characterized,
that the profile is installed in a new concrete surface to be created during the concreting process.
dadurch gekennzeichnet,
daß das Profil mit einem Harz vorgestrichen wird, das gegenüber Chemikalien und Lösemitteln ausreichend beständig ist.Method according to one of claims 4 or 5,
characterized,
that the profile is primed with a resin that is sufficiently resistant to chemicals and solvents.
dadurch gekennzeichnet,
daß das für den Vorstrich verwendete Harz ein Polyurethanharz, ein ungesättigtes Polyesterharz, ein Epoxiharz, ein Vinylesterharz, Polymethylmethacrylat, ein Furanharz oder ein Phenol-Formaldehydharz ist.Method according to claim 6,
characterized,
that the resin used for the primer is a polyurethane resin, an unsaturated polyester resin, an epoxy resin, a vinyl ester resin, polymethyl methacrylate, a furan resin or a phenol-formaldehyde resin.
dadurch gekennzeichnet,
daß der Kleber ein Polyurethanharz, ein ungesättigtes Polyesterharz, ein Epoxiharz, ein Vinylesterharz, Polymethylmethacrylat, ein Furanharz oder ein Phenol-Formaldehydharz ist.Method according to one of claims 1 to 7,
characterized,
that the adhesive is a polyurethane resin, an unsaturated polyester resin, an epoxy resin, a vinyl ester resin, polymethyl methacrylate, a furan resin or a phenol-formaldehyde resin.
dadurch gekennzeichnet,
daß das Profil aus einem geschäumten Polyolefin ein Band, ein Kreuzteil, ein T-Stück oder ein L-Stück ist.Method according to one of claims 1 to 8,
characterized,
that the profile made of a foamed polyolefin is a tape, a cross part, a T-piece or an L-piece.
dadurch gekennzeichnet,
daß der Stoß der Fugenprofile durch einen Schrägschnitt hergestellt wird, wobei die Verbindung der Fugenprofile untereinander durch Kleben mit einem Harz erfolgt, das gegenüber Chemikalien und Lösemitteln ausreichend beständig ist.Method according to one of claims 1 to 9,
characterized,
that the joint of the joint profiles is produced by an oblique cut, the joint profiles being connected to one another by gluing with a resin which is sufficiently resistant to chemicals and solvents.
dadurch gekennzeichnet,
daß das geschäumte Polyolefin ein Polyethylen oder ein Polypropylen ist.Method according to one of claims 1 to 10,
characterized,
that the foamed polyolefin is a polyethylene or a polypropylene.
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- 1995-03-30 DE DE59506508T patent/DE59506508D1/en not_active Expired - Lifetime
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