WO2022233813A1 - Polymerbetongemisch, polymerbetonteil und verfahren zu dessen herstellung - Google Patents

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WO2022233813A1
WO2022233813A1 PCT/EP2022/061757 EP2022061757W WO2022233813A1 WO 2022233813 A1 WO2022233813 A1 WO 2022233813A1 EP 2022061757 W EP2022061757 W EP 2022061757W WO 2022233813 A1 WO2022233813 A1 WO 2022233813A1
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WO
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mixture
polymer concrete
resin
filler
accelerator
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Application number
PCT/EP2022/061757
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English (en)
French (fr)
Inventor
Gunther Plötner
Heiko WEHMEYER
Robby LENZ
Original Assignee
Polycare Research Technology Gmbh & Co. Kg
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B26/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing only organic binders, e.g. polymer or resin concrete
    • C04B26/02—Macromolecular compounds
    • C04B26/10—Macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • C04B26/14—Polyepoxides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B26/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing only organic binders, e.g. polymer or resin concrete
    • C04B26/02—Macromolecular compounds
    • C04B26/10—Macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • C04B26/18—Polyesters; Polycarbonates

Definitions

  • the invention relates to a polymer concrete mixture, a method for producing a polymer concrete part and a polymer concrete part.
  • Conventional polymer concrete comprises a polymer as a binder with a mostly mineral filler held together by the binder.
  • Polymer concrete has a shorter hardening time (also called pot life) and a lower density than purely mineral concrete and better vibration damping, mechanical strength and chemical resistance.
  • a polymer concrete consists of 83 to 87 percent by volume of a filler or filler mixture, 12.9 to 16.9 percent by volume of a
  • the filler or the filler mixture can consist of conventional overburden material of any type of rock and/or recycling material and can have different grain sizes.
  • the invention is based on the object of specifying a polymer concrete mixture that is improved compared to the prior art, a method for producing a polymer concrete part that is improved compared to the prior art, and a polymer concrete part that is improved compared to the prior art.
  • the object is achieved according to the invention by a polymer concrete mixture having the features of claim 1, a method for producing a polymer concrete part having the features of claim 10 and a polymer concrete part having the features of claim 15.
  • a polymer concrete mixture according to the invention for the production of a polymer concrete part comprises a filler or a filler mixture and a resin-hardener-accelerator mixture.
  • the polymer concrete mixture consists of the filler or filling material mixture and the resin-hardener-accelerator mixture, d. H. together they form 100 percent by volume of the polymer concrete mixture.
  • the production of polymer concrete and thus also of the polymer concrete part is understood to mean a radical polymerization, in particular regardless of which filler or which filler mixture is used.
  • a free-radical polymerization is, in particular, a curing of a polyester by means of an accelerator, for example a cold accelerator, and a free-radical generator, for example peroxide.
  • the resin of the resin-hardener-accelerator mixture is the polyester of the radical polymerisation. In particular, it forms a binder, in particular for the filler or the filler mixture.
  • the resin-hardener-accelerator mixture is the free-radical generator of the free-radical polymerization.
  • the accelerator of the resin-hardener-accelerator mixture is the accelerator, for example a cold accelerator, of free-radical polymerization.
  • an accelerator is called a cold accelerator referred to when its use means that no external energy supply is required to start the process.
  • the polyester can first be produced in a first step.
  • This production of the polyester involves a polycondensation, at least one unsaturated polyester being formed from dicarboxylic acid(s) and glycol(s).
  • This so-called alkyd resin produced in the first step is then dissolved in at least one reactive diluent.
  • Styrene, in particular monostyrene, and/or vinyl toluene, for example is used as a reactive diluent.
  • the free-radical polymerization is then initiated, in particular by means of suitable auxiliaries, for example hardeners and/or accelerators, in which the unsaturated polyester is mixed with the solvent, i. H. with the reactive diluent, reacts radically, d. H. becomes a duroplastic material through chain extension and the creation of a three-dimensional network.
  • the filler or filler mixture comprises molding sand, in particular foundry molding sand, and/or crushed granite sand and/or glass blasting material.
  • the filler or filler mixture consists of foundry molding sand and/or crushed granite sand and/or glass blasting material, d. H. the respective single component mentioned forms 100 percent by volume of the filler or the plurality of components mentioned together form 100 percent by volume of the filler mixture.
  • Molding sand in particular foundry molding sand, is a sand that is used to produce sand casting molds that are used in sand molding processes or sand casting processes.
  • molding sand which consists of sand casting mold fragments of one or more such sand casting molds that have been broken up into an initial granular form of the molding sand.
  • Granite crushed sand is crushed granite sand, ie sand made from crushed granite rock. It is therefore not created naturally, but is produced by breaking the granite rock.
  • the crushed granite sand used for the solution described here is advantageously waste material produced during this granite crushed sand production, i.e.
  • Glass blasting material is a glass material, especially in the form of glass granules, glass beads and/or glass beads, which is used as such blasting medium in compressed air blasting with solid blasting medium.
  • This compressed air blasting with solid blasting media is colloquially referred to as sandblasting, although other blasting media, such as glass blasting material, can also be used in addition to sand.
  • the compressed air blasting with such glass blasting material is also referred to as glass blasting, glass bead blasting or glass granulate blasting.
  • the glass blasting material therefore includes, for example, glass granules, glass beads and/or glass beads or consists of them.
  • glass blasting material is used in particular, which has previously been used for compressed air blasting, i. H. a waste and thus a by-product of this compressed air blasting.
  • the glass blasting material is therefore in particular also mixed with particles, which were removed during compressed air blasting, and thus previously had to be disposed of as hazardous waste, which was a laborious process.
  • it can be used to produce polymer concrete.
  • the resin-hardener-accelerator mixture comprises a resin or resin mixture, a hardener or a hardener mixture and an accelerator or an accelerator mixture.
  • a resin or resin mixture a hardener or a hardener mixture
  • an accelerator or an accelerator mixture for example, there is
  • the accelerator or the accelerator mixture serves in particular to accelerate a polymerization process.
  • the hardener or the hardener mixture is used in particular for hardening, in particular hardening, of a polymer concrete produced using the polymer concrete mixture.
  • the accelerator is, for example, a copper accelerator (Cu accelerator) or a cobalt accelerator, for example a cobalt-amine mixture accelerator.
  • Cu accelerator copper accelerator
  • cobalt accelerator for example a cobalt-amine mixture accelerator.
  • the hardener is for example a MEKP® hardener, for example a MEKP-AAP® hardener (MEKP-AAP means methyl ethyl ketone peroxide-acetylacetone peroxide).
  • MEKP-AAP means methyl ethyl ketone peroxide-acetylacetone peroxide.
  • methyl ketone peroxide with low activity Liuperox K12
  • can be used as a hardener in particular in connection with ortho- and isophthalic acid resins.
  • the polymer concrete mixture is produced by mixing the components of the polymer concrete mixture and then polymerized and cured.
  • a part for example a component or other product, is thus produced from polymer concrete by means of this method.
  • Curing advantageously takes place automatically after the polymerization.
  • This hardening can be influenced, in particular by the composition of the polymer concrete mixture, especially by the composition of the resin-hardener-accelerator mixture, ie by the resin or resin mixture used in each case and the hardener or hardener mixture used in each case and the accelerator or accelerator mixture used in each case, and their respective shares.
  • a polymer concrete part according to the invention is produced by means of this method and/or made from the polymer concrete mixture.
  • the solution according to the invention advantageously enables a comprehensive substitution of building sand, building gravel and building chippings by a so-called upcycling of waste products from industry and mining into a new polymeric material, d. H. in polymer concrete containing one or more such waste products as filler(s).
  • the solution according to the invention thus enables limited raw materials and resources to be conserved.
  • the filler or the filler mixture contains exclusively, ie 100 percent by volume, waste products, in particular from industry and/or mining.
  • waste products in particular from industry and/or mining.
  • the molding sand, in particular foundry molding sand, and/or the crushed granite sand and/or the glass blasting material is/are such waste products, in particular from industry and/or mining.
  • granite crushed sand with the intended properties, in particular grain sizes, is produced, which is suitable for conventional use, and granite crushed sand is produced as waste, which does not have these intended properties, in particular grain sizes, in particular has smaller grain sizes than intended, and is therefore a by-product of this granite crushed sand production.
  • waste products have thus hitherto had to be disposed of in a complex and cost-intensive manner.
  • sand casting mold fragments of this sand casting mold i. H. the sand mold, d. H. the mold made of molding sand, expediently broken up into an initial grain shape of the molding sand.
  • the waste molding sand, in particular foundry molding sand which is used for the polymer concrete mixture and thus for the production of the polymer concrete part, has the initial grain shape of the molding sand before it is used to produce the sand casting mold.
  • waste products to be upcycled as filler granules, for example rock granules, in the polymer concrete mixture, whereby these waste products, for example foundry molding sand already used to produce a sand casting mold, d. H. Foundry sand, and/or crushed granite sand and/or glass blasting material, are fed to high-quality material recycling.
  • the polymer concrete mixture comprises 86 to 89% by volume of the filler or filler mixture and 11 to 14% by volume of the resin-hardener-accelerator mixture.
  • the polymer concrete mixture consists entirely of it, ie the proportions of the filler or filler mixture and the resin-hardener-accelerator mixture together form 100 percent by volume of the polymer concrete mixture.
  • Particularly advantageous are the particularly high proportion of the filler or filler mixture and the special low need for the resin-hardener-accelerator mixture. This is made possible in an advantageous manner by the filler or the filler mixture.
  • this includes
  • Resin-hardener-accelerator mixture 2 to 2.4 percent by volume of the hardener or hardener mixture based on the proportion of the resin or resin mixture and 1.2 to 1.8 percent by volume of the accelerator or accelerator mixture based on the proportion of the resin or resin mixture, d. h the proportion of the hardener or hardener mixture is 2 to 2.4 percent by volume of the volume of the resin or resin mixture and the proportion of the accelerator or accelerator mixture is 1.2 to 1.8 percent by volume of the volume of the resin or resin mixture. These amounts of hardener or hardener mixture and accelerator or accelerator mixture are thus added to the volume of the resin or resin mixture.
  • the percentages by volume of the amount of hardener or hardener mixture and the amount of accelerator or accelerator mixture thus relate to the volume of the resin or resin mixture.
  • the resin-hardener-accelerator mixture consists entirely of the resin or resin mixture, hardener or hardener mixture and accelerator or accelerator mixture, i. H. the proportions, in particular volumes, of the resin or resin mixture, the hardener or hardener mixture and the accelerator or accelerator mixture together form 100 percent by volume of the resin-hardener-accelerator mixture.
  • the polymerization and curing are achieved in a particularly good and efficient manner and the largest possible proportion of the filler or filler mixture and the smallest possible proportion of the resin-hardener-accelerator mixture, in particular the resin or resin mixture, in the polymer concrete mixture are achieved.
  • the resin or resin mixture is or comprises, for example, one or at least one polyester resin.
  • the resin or resin mixture may include styrene, for example. However, it can also be provided, for example, that the styrene in the resin or resin mixture is completely replaced by vinyl toluene.
  • the resin or resin mixture thus comprises in one possible embodiment Vinyl toluene and/or is free from styrene, at least free from mono-styrene. i.e. in one possible embodiment, the resin or resin mixture comprises vinyl toluene and/or is free from mono-styrene.
  • mono-styrene is C8H8. In particular, it has a molar mass of 104.15 g/mol.
  • CAS number 100-42-5.
  • vinyl toluene is C9H10.
  • it has a molar mass of 118.18 g/mol.
  • its CAS number 25013-15-4.
  • the resin or resin mixture can be or include, for example, one or at least one epoxy resin.
  • the resin or resin mixture can be or include, for example, one or at least one epoxy resin.
  • higher strengths can be achieved.
  • this requires a longer curing time (pot life) than polyester resin, for example at least 24 hours, especially at ambient temperature. If the curing does not take place at ambient temperature but at a higher temperature, for example at 60° C., a comparatively reduced curing time of, for example, only 7 hours is required.
  • the use of epoxy resin is therefore particularly suitable when the polymer concrete requires very high strength.
  • the resin or resin mixture can be or include, for example, one or more orthophthalic and/or isophthalic acid resins, in particular in combination with low-activity methyl ketone peroxide (Luperox K12) as a hardener, in particular for special geometries of the polymer concrete part.
  • orthophthalic and/or isophthalic acid resins in particular in combination with low-activity methyl ketone peroxide (Luperox K12) as a hardener, in particular for special geometries of the polymer concrete part.
  • Low-activity methyl ketone peroxide Liuperox K12
  • the resin mixture comprises at least one additive, in particular methacrylate, in particular 10 to 15 percent by volume of the additive, in particular methacrylate, based on the proportion of the at least one resin or the total proportion of the several resins in the resin mixture, d. h the proportion of the additive, in particular methacrylate, is 10 to 15 percent by volume of the volume of the at least one resin or of the total volume of the several resins in the resin mixture.
  • This quantity of additive, in particular methacrylate is thus added to the volume of the resin or to the total volume of the several resins.
  • the percentage by volume of the amount of the additive, in particular methacrylate thus relates to the volume of the resin or to the total volume of the several resins in the resin mixture.
  • the resin mixture then comprises or consists of the at least one resin or more resins and the at least one additive or more additives.
  • the resin-hardener-accelerator mixture then comprises the resin mixture of at least one resin and at least one additive, in particular methacrylate, an accelerator or an accelerator mixture and a hardener or a hardener mixture.
  • the resin-hardener-accelerator mixture then consists of the resin mixture of at least one resin and at least one additive, in particular methacrylate, and of an accelerator or accelerator mixture and a hardener or hardener mixture, ie these components, in particular their volumes, together form 100 percent by volume of the resin - hardener-accelerator mixture.
  • the proportion of the at least one resin is reduced in accordance with the proportion of the at least one additive, ie the proportions of the accelerator or accelerator mixture and the hardener or hardener mixture in the resin-hardener-accelerator mixture remain exist as indicated above and the proportion of the at least one resin in the resin mixture is reduced to the extent of the addition of the at least one additive.
  • the additive achieves better flowability.
  • this includes
  • the resin-hardener-accelerator mixture then comprises a resin or resin mixture, the resin mixture comprising at least one additive, as described above can, an accelerator or an accelerator mixture, a hardener or a hardener mixture and at least one inhibitor.
  • the resin-hardener-accelerator mixture then consists of a resin or resin mixture, an accelerator or accelerator mixture, a hardener or hardener mixture and at least one inhibitor, with the resin mixture, as described above, comprising at least one additive, ie these components together form 100 percent by volume of the resin-hardener-accelerator mixture.
  • the inhibitor delays a curing curve, for example to produce special geometries.
  • the filler mixture comprises three filler fractions.
  • it consists of these three filler fractions, viz. H. these three filler fractions together make up 100 percent by volume of the filler mixture.
  • one filler fraction is finer-grained than the other two filler fractions.
  • the two coarser-grained filler fractions can have the same grain size, or of these two coarse-grained filler fractions, one filler fraction can be coarser-grained than the other filler fraction.
  • This composition of the filler mixture advantageously achieves a particularly large proportion of the filler mixture in the polymer concrete mixture.
  • the fine-grain filler fraction is used in particular as a flour substitute, i. H. as a replacement for rock flour, which is used in other polymer concrete mixtures.
  • a grading curve, particle size and/or mechanical and chemical properties are advantageously matched to one another.
  • the filler mixture comprises 15 to 22 percent by volume of the fine-grain filler fraction and 78 to 85 percent by volume of the two coarse-grain filler fractions together.
  • the filler mixture consists of these proportions of the filler fractions, ie these proportions of the three filler fractions together form 100 percent by volume of the filler mixture.
  • the fine-grained filler fraction comprises crushed granite sand and/or glass blasting material or consists, in particular completely, thereof and/or one coarse-grained filler fraction comprises crushed granite sand or consists, in particular completely, thereof and/or the other coarse-grained filler fraction comprises molding sand, in particular foundry molding sand, or consists, in particular entirely, of it.
  • the molding sand, in particular foundry molding sand consists in particular of sand casting mold fragments broken up into an initial grain shape of the molding sand.
  • This composition of the filler mixture advantageously achieves a particularly large proportion of the filler mixture in the polymer concrete mixture.
  • the crushed granite sand has, for example, a grain size of up to 2 mm and/or up to 0.5 mm, in particular a grain size of 0 mm, in particular greater than 0 mm, in particular 0.05 mm, up to 2 mm and/or 0 mm, in particular greater than 0 mm, in particular 0.05 mm to 0.5 mm.
  • the glass blasting material has, for example, a grain size of up to 0.25 mm, in particular a grain size of 0 mm, in particular greater than 0 mm, in particular 0.04 mm to 0.25 mm.
  • the molding sand in particular foundry molding sand, has, for example, a grain size of up to 0.5 mm, in particular greater than 0 mm, in particular 0.1 mm to 0.5 mm. This corresponds in particular to the initial grain shape and thus the initial grain size of the molding sand, in particular foundry molding sand.
  • the fine-grained filler fraction comprises crushed granite sand with a grain size of up to 0.5 mm, in particular 0 mm, in particular greater than 0 mm, in particular 0.05 mm, up to 0.5 mm, and/or glass blasting material with a grain size up to 0.25 mm, in particular from 0 mm, in particular greater than 0 mm, in particular 0.04 mm, up to 0.25 mm or consists, especially complete, from it.
  • a particularly large proportion of the filler mixture in the polymer concrete mixture is advantageously achieved.
  • the one coarse-grained filler fraction comprises crushed granite sand with a particle size of up to 2 mm, in particular 0 mm, in particular greater than 0 mm, in particular 0.05 mm, up to 2 mm or consists, in particular completely, of it.
  • a particularly large proportion of the filler mixture in the polymer concrete mixture is advantageously achieved.
  • the other coarse-grained filler fraction comprises molding sand, in particular foundry molding sand.
  • the molding sand, in particular foundry molding sand consists in particular of the molding sand being broken up into an initial grain shape
  • the polymer-concrete mixture comprises 50 percent by volume foundry molding sand from sand casting mold fragments broken up into the initial grain shape, 20 percent by volume granite crushed sand with a grain size of up to 2 mm, 17.5 percent by volume glass blasting material, in particular with a grain size of up to 0.25 mm, or Granite crushed sand with a grain size of up to 0.5 mm, 12.05 percent by volume polyester resin, 0.27 percent by volume hardener and 0.18 percent by volume accelerator.
  • the polymer concrete mixture is introduced into a mold prior to polymerisation and curing in order to obtain a correspondingly shaped polymer part.
  • the polymer concrete mixture is advantageously vibrated for compaction, in particular for a predetermined period of time and/or with a predetermined vibration frequency and/or vibration amplitude, or in several vibration steps with a duration and/or vibration frequency and/or vibration amplitude specified for each vibration step.
  • the polymerisation and curing process takes place in particular at ambient pressure.
  • the polymerisation and curing process takes place in particular at ambient temperature. This enables simple production of the polymer concrete part, since no supply of heat or supply of cold and no pressure chamber for increasing or reducing the ambient pressure are required.
  • At least one reinforcing bar, in particular basalt bar or equivalent reinforcing bar, or several such reinforcing bars, in particular basalt bars or equivalent reinforcing bars, are cast in, in particular in a tension zone, in particular in a lower quarter of the polymer concrete part, i. H. cast accordingly with the polymer concrete mixture, so that he or she is then cast in the polymer concrete and thus in the polymer concrete part accordingly.
  • the reinforcing rod or rods are inserted into the mold before or during the introduction of the polymer concrete mixture into the mold and then poured around with the polymer concrete mixture, or immediately after the introduction of the polymer concrete mixture into the mold in the not yet polymerized and not yet hardened polymer concrete mixture .
  • the polymer concrete part correspondingly has at least one such cast-in reinforcement rod or several such cast-in reinforcement rods.
  • static characteristic values for example, of polymer concrete parts designed as beams, beams, lintels and/or other structural elements can be increased.
  • At least one core in particular made of foam glass, or several such cores are cast in, ie cast around with the polymer concrete mixture, so that he or she is then cast in the polymer concrete and thus in the polymer concrete part.
  • the at least one core before the introduction or during the introduction of the Polymer concrete mixture inserted into the mold in this form and then poured around with the polymer concrete mixture, or immediately after the introduction of the polymer concrete mixture into the mold in the not yet polymerized and not yet hardened polymer concrete mixture.
  • the polymer concrete part correspondingly has at least one such cast-in core or several such cast-in cores.
  • the foam glass used for the core or the respective core is advantageously a waste product, in particular from industry, in particular from the glass industry, and/or from the building trade. It is advantageously made entirely from waste products, in particular waste glass.
  • At least one coating material is applied, in particular sprayed on, for example plaster, completely or in sections to the polymer concrete formed by the polymerizing and curing of the polymer concrete mixture, in particular after demoulding.
  • the polymer concrete part is correspondingly completely or partially coated with at least one such coating material, i. H. it has a corresponding coating.
  • fire resistance can be increased, for example.
  • a layer thickness of the layer of the coating material on the polymer concrete is 0.5 mm, for example.
  • the coating material can be applied, for example, before or after the polymer concrete part is installed, for example installed in a building, i. H. for example only when the polymer concrete part has been installed, in particular if plaster is used as the coating material.
  • the polymer concrete part is then, for example, first installed and then at least partially coated with the coating material, in particular plastered.
  • the grading curve for the filler or the fillers of the filler mixture is advantageously corresponding to the respective formulation of the polymer concrete mixture a determined particle size distribution, set in order to split the starting materials into the individual filler fractions, ie to divide them up.
  • Parameters derived from this for supplying the fillers in a casting process for casting the polymer concrete part for example a screw shape of a screw conveyor or a respective screw conveyor and a screw conveyor frequency are to be implemented accordingly.
  • a pouring capacity (mass per minute) is to be set in such a way that a determined mixing time is secured.
  • the polymer concrete mixture is advantageously vibrated for compaction, with a vibrating system advantageously depending on a design and/or a geometry of a polymer concrete part to be cast in each case and a respective recipe, d. H. Composition, the polymer concrete mixture is to be graded.
  • the polymer concrete mix is a total of 240 seconds in two stages, i. H.
  • a technological process/production cycle is advantageously designed in such a way that the determined parameters (respective timeline) for the shaking system, curing and result in demolding.
  • Conventional dosing-mixing machines can be used to mix the polymer concrete mixture.
  • the proportion of the resin-hardener-accelerator mixture and/or filler/filler mixture and/or the composition of the resin-hardener-accelerator mixture and/or filler/filler mixture are expediently adjusted according to a respectively required and/or desired viscosity, pot life, UV resistance and/or or temperature resistance and/or specified in accordance with the respectively desired mechanical properties of the polymer concrete part to be produced using the polymer concrete mixture and mixed accordingly.
  • a mixing ratio between the filler/filler mixture and resin-hardener-accelerator mixture of the polymer concrete mixture ie a
  • the mixing ratio of the components filler/filler mixture, resin or resin mixture, hardener or hardener mixture and accelerator or accelerator mixture is expediently dependent on a chemical and/or physical property or composition of the filler/filler mixture and appropriately also dependent on the polymer concrete part to be produced in each case and the items placed on it requirements adjustable.
  • This addition of the additives and/or inhibitors involves in particular controlling the internal flow behavior of the polymer concrete mixture and/or the hardening polymer concrete, for example by using thixotropic agents, and/or controlling the surface tension of the polymer concrete mixture and/or the hardening polymer concrete and/or an increase in the HdT value, i. H. the heat resistance of the polymer concrete mixture and/or the hardening polymer concrete, and the use of anti-shrinkage additives to prevent shrinkage or at least excessive shrinkage of the polymer concrete mixture and/or the hardening polymer concrete mixture.
  • the UV resistance of the polymer concrete part produced can be improved.
  • the solution described also enables the polymer concrete parts produced to be certified, for example for use as building materials for buildings.
  • the parameters for such a certification process were created from generally possible by-products and thus created the basis for a building permit.
  • batches (at least 10) were tested in all cases. staggered at time intervals. Basic tests on the processability of the individual fillers / by-products from mining and industry were carried out.
  • the parameters are to be filtered out which have a significant influence on the processing or the achievable mechanical/chemical parameters.
  • test series (at least 10) are to be carried out to determine the dependency/relationships of the initial parameters on the characteristic values achieved for the test specimen.
  • a matrix records which output parameters are used to achieve which characteristic values.
  • the tolerance ranges of the output parameters of the waste products are specified in relation to the required characteristics of the polymer concrete for the end products, i. H. for the polymer concrete components.
  • the required output parameters determined in this way are to be specified in the test system for certification and to be checked as part of the internal production control, ie a factory production control FPC. Exemplary embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to a drawing.
  • FIG. 1 shows a schematic sectional representation of a polymer concrete part.
  • FIG. 1 shows a schematic sectional illustration of an exemplary embodiment of a polymer concrete part 1.
  • a polymer concrete mixture is produced by mixing and then polymerized and hardened.
  • the polymer concrete mixture consists of 86 to 89 percent by volume of a filler mixture, advantageously made entirely of industrial and/or mining waste, and 11 to 14 percent by volume of a resin-hardener-accelerator mixture, which are mixed together.
  • the filler mixture consists of three filler fractions, a fine-grained filler fraction as a flour substitute, in particular rock flour substitute, and two coarser-grained filler fractions, in which the grading curve, particle size and mechanical and chemical properties are advantageously coordinated with one another.
  • the fine-grain filler fraction consists of glass blasting material, for example with a grain size of up to 0.25 mm, and/or crushed granite sand, for example with a grain size of up to 0.5 mm.
  • One coarse-grain filler fraction consists of foundry molding sand, for example with a grain size of up to 0.5 mm, in particular 0.1 mm to 0.5 mm. Since waste products are used as filler, foundry molding sand is used here, which has already been processed into at least one sand casting mold. In order to be able to use this waste product as a filler, Sand casting mold fragments of this at least one sand casting mold broken up into an initial shape of the foundry molding sand.
  • the other coarse-grain filler fraction consists of crushed granite sand, for example with a grain size of up to 2 mm.
  • the fine-grained filler fraction has a share of 15 to 22 percent by volume in the filler mixture and the two coarse-grained filler fractions together have a share of 78 to 85 percent by volume.
  • the resin-hardener-accelerator mixture consists of a resin or resin mixture and 2 to 2.4 percent by volume of a hardener or hardener mixture based on the proportion of the resin or resin mixture and 1.2 to 1.8 percent by volume of an accelerator or accelerator mixture based on the proportion of the resin or resin mixture, d. h the proportion of the hardener or hardener mixture is 2 to 2.4 percent by volume of the volume of the resin or resin mixture and the proportion of the accelerator or accelerator mixture is 1.2 to 1.8 percent by volume of the volume of the resin or resin mixture. These amounts of hardener or hardener mixture and accelerator or accelerator mixture are thus added to the volume of the resin or resin mixture.
  • the percentages by volume of the amount of hardener or hardener mixture and the amount of accelerator or accelerator mixture thus relate to the volume of the resin or resin mixture.
  • the resin-hardener-accelerator mixture consists entirely of the resin or resin mixture, hardener or hardener mixture and accelerator or accelerator mixture, ie the proportions, in particular volumes, of the resin or resin mixture, the hardener or hardener mixture and the accelerator or accelerator mixture together form 100 percent by volume of the resin - hardener-accelerator mixture.
  • the resin-hardener-accelerator mixture more precisely the resin mixture in the resin-hardener-accelerator mixture, can also have an additive, for example 10 to 15 percent by volume of methacrylate.
  • the proportion of the additive ie in particular the 10 to 15 percent by volume, in particular of the methacrylate, relate to the proportion of the at least one resin or the total proportion of the several resins in the resin mixture, d. h the proportion of the additive, in particular methacrylate, is 10 to 15 percent by volume of the volume of the at least one resin or of the total volume of the several resins in the resin mixture.
  • This quantity of additive, in particular methacrylate is thus added to the volume of the resin or to the total volume of the several resins.
  • the percentage by volume of the amount of the additive, in particular methacrylate thus relates to the volume of the resin or to the total volume of the several resins in the resin mixture.
  • the resin mixture then comprises or consists of the at least one resin or more resins and the at least one additive or more additives.
  • the resin-hardener-accelerator mixture then consists of the resin mixture of at least one resin and at least one additive, in particular methacrylate, as well as a hardener or hardener mixture and an accelerator or accelerator mixture, ie these components, in particular their volumes, together form 100 percent by volume of the resin Hardener accelerator mix .
  • the resin or resin mixture can, for example, be free from styrene, at least free from monostyrene.
  • the styrene, especially the mono-styrene is completely replaced by vinyl toluene.
  • the described components of the polymer concrete mixture in the described composition are mixed together, ie the polymer concrete mixture is produced by mixing these components in this composition.
  • the polymer-concrete mixture is then polymerized and cured, advantageously being introduced into a mold before the polymerization and curing. After being introduced into the mold, it is advantageously also vibrated, in particular in several vibrating steps, with a predetermined period of time and a predetermined shaking frequency being specified for the respective shaking step. Polymerization and curing then takes place at ambient pressure and ambient temperature, ie without additional Heating or cooling and without additional pressurization or vacuum application.
  • the polymer concrete part 1 is removed from the mold. It can then be provided with a coating material 2, for example completely or in sections, i. H.
  • the coating material 2 is applied completely or in sections to a polymer concrete 3 produced by polymerizing and curing the polymer concrete mixture, as shown in FIG.
  • a plaster is applied as the coating material 2, in particular sprayed on.
  • a layer thickness of the layer of the coating material 2 on the polymer concrete 3 is 0.5 mm, for example.
  • the polymer concrete part 1 produced by means of the method thus comprises the polymer concrete 3 and the applied coating material 2, i. H. an appropriate coating.
  • the polymer concrete part 1 produced by means of the method can have, for example, reinforcement rods 4, in particular basalt rods, and/or a core 5, in particular made of foam glass, as shown in FIG.
  • the core 5 is advantageously also made from a waste product, e.g. H. the foam glass used is a by-product.
  • the reinforcing rods 4 improve in particular static characteristic values of the polymer concrete part 1, for example when the polymer concrete part 1 is designed as a beam, joist or lintel.
  • the reinforcing rods 4 are advantageously cast into a tension zone of the polymer concrete part 1, in particular in a lower quarter of the polymer concrete part E.
  • the tension zone is always in the lowest area of the component, i.e. the Polymer concrete part 1, ie from its polymer concrete layer, in particular below the core 5, if this is provided.
  • the polymer concrete suitably encloses the product, ie the component, with the exception of the coating material 2, if this is provided. As described, this coating material 2 is applied completely or in sections to the polymer concrete 3, i.e. to an outside of the polymer concrete 3 facing an area surrounding the polymer concrete part 1.
  • the core 5 and/or the reinforcing rods 4 are cast into the polymer concrete 3 to be produced using the polymer concrete mixture, ie cast around it. For example, they are placed in the mold before or during the introduction of the polymer concrete mixture into the mold and then poured around with the polymer concrete mixture or immediately after the introduction of the polymer concrete mixture into the mold in the not yet polymerized and not yet hardened polymer concrete mixture.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Polymerbetongemisch zur Herstellung eines Polymerbetonteils (1), umfassend einen Füllstoff oder ein Füllstoffgemisch mit Gießerei-Formsand und/oder Granit-Brechsand und/oder Glasstrahlgut, und ein Harz-Härter-Beschleunigergemisch mit einem Harz oder Harzgemisch, einem Härter oder ein Härtergemisch und einem Beschleuniger oder Beschleunigergemisch. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Polymerbetonteil (1) und ein Verfahren zu dessen Herstellung.

Description

Polymerbetongemisch. Polymerbetonteil und Verfahren zu dessen Herstellung
B E S C H R E I B U N G
Die Erfindung betrifft ein Polymerbetongemisch, ein Verfahren zur Herstellung eines Polymerbetonteils und ein Polymerbetonteil.
Herkömmlicher Polymerbeton umfasst ein Polymer als Bindemittel mit einem meist mineralischen Füllstoff, der durch das Bindemittel zusammengehalten wird. Polymerbeton weist eine geringere Erhärtungszeit (auch Topfzeit genannt) und eine geringere Dichte als rein mineralischer Beton und eine bessere Schwingungs dämpfung, mechanische Festigkeit und chemische Beständigkeit auf.
Aus dem Stand der Technik sind, wie in der WO 2014/127809 Al beschrieben, ein Polymerbeton und ein Verfahren zu dessen Herstellung bekannt. Ein Polymerbeton besteht aus 83 bis 87 Volumenprozent eines Füllstoffs oder eines Füllstoffgemischs, 12,9 bis 16,9 Volumenprozent eines
Harz-Härter-Beschleuniger-Gemenges aus zumindest einem Harz, einem Härter oder Härtergemisch und einem Beschleuniger oder Beschleunigergemisch, und 0,1 bis 0,5 Volumenprozent zumindest eines Additivs und/oder Inhibitors, wobei das Harz-Härter-Beschleuniger-Gemenge 1,2 bis 2 Volumenprozent Härter oder Härtergemisch und 0,8 bis 1,8 Volumenprozent Beschleuniger oder Beschleunigergemisch aufweist und wobei der Füllstoff oder das Füllstoffgemisch ausschließlich aus ungereinigtem Gesteinsbruch und/oder ungereinigtem Gesteinsmehl und/oder ungereinigtem und/oder unklassifiziertem Sand gebildet ist. Der Füllstoff oder das Füll stoffgemi sch kann aus herkömmlichem Abraummaterial jedweder Gesteinsart und/oder Recyclingmaterial bestehen und unterschiedliche Korngrößen aufweisen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Polymerbetongemisch, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren zur Herstellung eines Polymerbetonteils und ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Polymerbetonteil anzugeben.
Die Aufgabe wird erfmdungsgemäß gelöst durch ein Polymerbetongemisch mit den Merkmalen des Anspruchs 1, ein Verfahren zur Herstellung eines Polymerbetonteils mit den Merkmalen des Anspruchs 10 und ein Polymerbetonteil mit den Merkmalen des Anspruchs 15.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Ein erfmdungsgemäßes Polymerbetongemisch zur Herstellung eines Polymerbetonteils umfasst einen Füllstoff oder ein Füllstoffgemisch und ein Harz-Härter-Beschleunigergemisch. Beispielsweise besteht das Polymerbetongemisch aus dem Füllstoff oder Füll stoffgemi sch und dem Harz-Härter-Beschleunigergemisch, d. h. sie bilden zusammen 100 Volumenprozent des Polymerbetongemischs.
Insbesondere wird als Herstellung von Polymerbeton und somit auch des Polymerbetonteils eine radikalische Polymerisation verstanden, insbesondere unabhängig davon, welcher Füllstoff oder welches Füllstoffgemisch verwendet wird. Eine solche radikalische Polymerisation ist insbesondere eine Aushärtung eines Polyesters mittels eines Beschleunigers, beispielsweise eines Kaltbeschleunigers, und eines Radikalbildners, beispielsweise Peroxid. Das Harz des Harz-Härter-Beschleunigergemischs ist das Polyester der radikalischen Polymerisation. Es bildet insbesondere ein Bindemittel, insbesondere für den Füllstoff oder das Füllstoffgemisch. Der Härter des
Harz-Härter-Beschleunigergemischs ist der Radikalbildner der radikalischen Polymerisation. Der Beschleuniger des Harz-Härter-Beschleunigergemischs ist der Beschleuniger, beispielsweise Kaltbeschleuniger, der radikalischen Polymerisation. Insbesondere wird ein Beschleuniger als Kaltbeschleuniger bezeichnet, wenn durch dessen Verwendung keine externe Energiezufuhr notwendig ist, um den Prozess zu starten.
Beispielsweise kann zunächst in einem ersten Schritt das Polyester hergestellt werden. Bei dieser Herstellung des Polyesters handelt es sich um eine Polykondensation, wobei aus Dicarbonsäure(n) und Glykol(en) mindestens ein ungesättigtes Polyester gebildet wird. Dieses im ersten Schritt hergestellte sogenannte Alkyd Harz wird dann in mindestens einem Reaktivverdünner gelöst. Als Reaktivverdünner wird beispielsweise Styrol, insbesondere Mono-Styrol, und/oder Vinyltoluol verwendet. In einem zweiten Schritt wird dann, insbesondere durch geeignete Hilfsmittel, beispielsweise Härter und/oder Beschleuniger, die radikalische Polymerisation eingeleitet, bei der das ungesättigte Polyester mit dem Lösemittel, d. h. mit dem Reaktivverdünner, radikalisch reagiert, d. h. durch Kettenverlängerung und Aufbau eines dreidimensionalen Netzwerkes zu einem duroplastischen Werkstoff wird.
Der Füllstoff oder das Füllstoffgemisch umfasst Formsand, insbesondere Gießerei -Formsand, und/oder Granit-Brechsand und/oder Glasstrahlgut. Beispielsweise besteht der Füllstoff oder das Füllstoffgemisch aus Gießerei -Formsand und/oder Granit-Brechsand und/oder Glasstrahlgut, d. h. die jeweilige genannte einzige Komponente bildet 100 Volumenprozent des Füllstoffs oder die mehreren genannten Komponenten bilden zusammen 100 Volumenprozent des Füllstoffgemischs.
Formsand, insbesondere Gießerei-Formsand, ist ein Sand, welcher zur Herstellung von Sandgussformen verwendet wird, die in Sandformverfahren oder Sandgussverfahren verwendet werden. Für die hier beschriebene Lösung wird vorteilhafterweise Formsand verwendet, welcher aus in eine Ausgangskomform des Formsandes aufgebrochenen Sandgussform-Bruchstücken einer oder mehrerer solcher Sandgussformen besteht. Granit-Brechsand ist ein Brechsand aus Granit, d. h. ein Sand aus gebrochenem Granitgestein. Er ist somit nicht natürlich entstanden, sondern wird durch Brechen des Granitgesteins hergestellt. Der für die hier beschriebene Lösung verwendete Granit-Brechsand ist vorteilhafterweise bei dieser Granit-Brechsandherstellung, d. h. beim Brechen des Granitgesteins zur Herstellung vorgegebener Korngrößen, angefallenes Abfallmaterial, d. h. ein Abprodukt, welches, insbesondere aufgrund seiner Eigenschaften, insbesondere aufgrund seiner Korngröße, insbesondere aufgrund seiner geringen Korngröße, bisher nicht für eine Verwendung, beispielsweise in der normalen Betonindustrie, geeignet und/oder zugelassen ist. Durch die erfindungsgemäße Lösung wird die Verwendung dieses Abprodukts zur Polymerbetonherstellung ermöglicht.
Glasstrahlgut ist ein Glasmaterial, insbesondere in Form von Glasgranulat, Glasperlen und/oder Glaskügelchen, welches beim Druckluftstrahlen mit festem Strahlmittel als solches Strahlmittel verwendet wird. Dieses Druckluftstrahlen mit festem Strahlmittel wird umgangssprachlich auch als Sandstrahlen bezeichnet, wobei neben Sand auch andere Strahlmittel, beispielsweise das Glasstrahlgut, verwendet werden können. Das Druckluftstrahlen mit solchem Glasstrahlgut wird auch als Glasstrahlen, Glasperlstrahlen oder Glasgranulatstrahlen bezeichnet. Das Glasstrahlgut umfasst daher beispielsweise Glasgranulat, Glasperlen und/oder Glaskügelchen oder besteht daraus. Für die hier beschriebene Lösung wird insbesondere Glasstrahlgut verwendet, welches vorher bereits für das Druckluftstahlen verwendet wurde, d. h. ein Abfall und somit ein Abprodukt dieses Druckluftstrahlens. Das Glasstrahlgut ist daher insbesondere auch mit Partikeln, welche beim Druckluftstrahlen abgearbeitet wurden, versetzt und muss somit bisher als Sondermüll aufwändig entsorgt werden. Durch die hier beschriebene Lösung kann es zur Polymerbetonherstellung verwendet werden.
Das Harz-Härter-Beschleunigergemisch umfasst ein Harz oder Harzgemisch, einen Härter oder ein Härtergemisch und einen Beschleuniger oder ein Beschleunigergemisch. Beispielsweise besteht das
Harz-Härter-Beschleunigergemisch aus dem Harz oder Harzgemisch, dem Härter oder Härtergemisch und dem Beschleuniger oder Beschleunigergemisch, d. h. sie bilden zusammen 100 Volumenprozent des Harz-Härter-Beschleunigergemischs.
Der Beschleuniger oder das Beschleunigergemisch dient insbesondere einer Beschleunigung eines Polymerisationsvorgangs. Der Härter oder das Härtergemisch dient insbesondere einem Härten, insbesondere Aushärten, eines mittels des Polymerbetongemischs hergestellten Polymerbetons.
Der Beschleuniger ist beispielsweise ein Kupferbeschleuniger (Cu-Beschleuniger) oder ein Kobaltbeschleuniger, zum Beispiel ein Kob alt- Amin-Mi schb e schl euniger .
Der Härter ist beispielsweise ein MEKP -Härter, zum Beispiel ein MEKP-AAP -Härter (MEKP-AAP bedeutet Methylethylketonperoxid- Acetylacetonperoxid). Insbesondere für besondere Geometrien des Polymerbetonteils kann als Härter beispielsweise Methylketonperoxid mit geringer Aktivität (Luperox K12), insbesondere in Verbindung mit Ortho- und Isophthalsäureharzen, verwendet werden.
In einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Polymerbetonteils wird das Polymerbetongemisch durch Mischen der Bestandteile des Polymerbetongemischs erzeugt und dann polymerisiert und ausgehärtet. Es wird somit mittels dieses Verfahrens ein Teil, beispielsweise ein Bauteil oder anderes Produkt, aus Polymerbeton hergestellt. Das Aushärten erfolgt vorteilhafterweise automatisch nach dem Polymerisieren. Dieses Aushärten kann beeinflusst werden, insbesondere durch die Zusammensetzung des Polymerbetongemischs, besonders durch die Zusammensetzung des Harz-Härter-Beschleunigergemischs, d. h. durch das jeweils verwendete Harz oder Harzgemisch sowie den jeweils verwendeten Härter oder das Härtergemisch und den jeweils verwendeten Beschleuniger oder das Beschleunigergemisch, und deren jeweilige Anteile. Ein erfindungsgemäßes Polymerbetonteil ist hergestellt mittels dieses Verfahrens und/oder hergestellt aus dem Polymerbetongemisch.
Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht vorteilhafterweise eine umfassende Substitution von Bausanden, Baukiesen und Bausplitten durch ein so genanntes Upcycling von Abprodukten aus Industrie und Bergbau in einen neuen polymeren Werkstoff, d. h. in Polymerbeton, welcher eines oder mehrere solche Abprodukte als Füllstoff/Füllstoffe aufweist. Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht somit eine Schonung von begrenzten Rohstoffen und Ressourcen.
Vorteilhafterweise weist der Füllstoff oder das Füllstoffgemisch ausschließlich, d. h. zu 100 Volumenprozent, Abprodukte, insbesondere aus Industrie und/oder Bergbau, auf. D. h. der Formsand, insbesondere Gießerei -Formsand, und/oder der Granit-Brechsand und/oder das Glasstrahlgut ist/sind solche Abprodukte, insbesondere aus Industrie und/oder Bergbau. Sie werden somit vorteilhafterweise erst dann zur Herstellung des Polymerbetongemischs und somit des Polymerbetonteils verwendet, wenn sie ihren jeweiligen eigentlichen Verwendungszweck, im Falle des Formsandes somit das Abgießen einer Sandgussform und im Falle des Glasstrahlgut das Glasstrahlen, Glasperlstrahlen und/oder Glasgranulatstrahlen, bereits erfüllt haben und danach nur noch Abprodukte sind, die für diesen eigentlichen Verwendungszweck nicht mehr geeignet sind, oder sie sind, wie im Falle des Granit-Brechsands, ein Herstellungsabprodukt, welches bei der Herstellung anfällt und für den eigentlich vorgesehenen Verwendungszweck nicht geeignet ist. So fällt beispielsweise bei der Herstellung von Granit-Brechsand solcher Granitbrechsand mit vorgesehenen Eigenschaften, insbesondere Korngrößen, an, welcher für eine herkömmliche Verwendung geeignet ist, und es fällt Granit-Brechsand als Abfall an, welcher diese vorgesehenen Eigenschaften, insbesondere Korngrößen, nicht aufweist, insbesondere kleinere Korngrößen als vorgesehen aufweist, und daher ein Abprodukt dieser Granit-Brechsandherstellung ist. Solche Abprodukte müssen somit bisher auf aufwändige und kostenintensive Weise entsorgt werden. Durch die hier beschriebene Lösung ist eine solche aufwändige und kostenintensive Entsorgung solcher Abprodukte nicht mehr erforderlich, sondern sie werden stattdessen zur Herstellung des Polymerbetongemischs und somit zur Herstellung des Polymerbetonteils verwendet, insbesondere als Ersatz für andere, üblicherweise verwendete Füllstoffe wie Bausande, Baukiese und Bausplitte, so dass auf diese Weise eine Rohstoff- und Ressourcenschonung und zudem eine Kosteneinsparung erreicht wird.
Bei der Verwendung von Formsand, insbesondere Gießerei -Formsand, insbesondere bei dessen Verwendung als Abprodukt, d. h. nachdem damit bereits eine Sandgussform hergestellt wurde, werden Sandgussform-Bruchstücke dieser Sandgussform, d. h. der Sandform, d. h. der aus Formsand ausgebildeten Gussform, zweckmäßigerweise in eine Ausgangskornform des Formsandes aufgebrochen. D. h. das Abprodukt Formsand, insbesondere Gießerei -Formsand, welches für das Polymerbetongemisch und somit für die Herstellung des Polymerbetonteils verwendet wird, weist die Ausgangskornform des Formsandes vor dessen Verwendung zur Herstellung der Sandgussform auf.
Die beschriebene Lösung ermöglicht somit ein Upcycling solcher Abprodukte als Füllstoffkörnung, beispielsweise Gesteinskömung, in dem Polymerbetongemisch, wodurch diese Abprodukte, beispielsweise bereits zur Herstellung einer Sandgussform verwendeter Gießerei -Formsand, d. h. Gießereialtsand, und/oder Granit-Brechsand und/oder Glasstrahlgut, einer hochwertigen stofflichen Verwertung zugeführt werden.
In einer möglichen Ausführungsform umfasst das Polymerbetongemisch 86 bis 89 Volumenprozent des Füllstoffs oder Füllstoffgemischs und 11 bis 14 Volumenprozent des Harz-Härter-Beschleunigergemisch. Beispielsweise besteht das Polymerbetongemisch vollständig daraus, d. h. die Anteile des Füllstoffs oder Füllstoffgemischs und des Harz-Härter-Beschleunigergemisch bilden zusammen 100 Volumenprozent des Polymerbetongemischs. Besonders vorteilhaft sind der besonders hohe Anteil des Füllstoffs oder Füllstoffgemischs und der besondere geringe Bedarf an dem Harz-Härter-Beschleunigergemisch. Dies wird auf vorteilhafte Weise durch den Füllstoff oder das Füllstoffgemisch ermöglicht.
In einer möglichen Ausführungsform umfasst das
Harz-Härter-Beschleunigergemisch 2 bis 2,4 Volumenprozent des Härters oder Härtergemischs bezogen auf den Anteil des Harzes oder Harzgemischs und 1,2 bis 1,8 Volumenprozent des Beschleunigers oder Beschleunigergemischs bezogen auf den Anteil des Harzes oder Harzgemischs, d. h der Anteil des Härters oder Härtergemischs beträgt 2 bis 2,4 Volumenprozent des Volumens des Harzes oder Harzgemischs und der Anteil des Beschleunigers oder Beschleunigergemischs beträgt 1,2 bis 1,8 Volumenprozent des Volumens des Harzes oder Harzgemischs. Diese Mengen des Härters oder Härtergemischs und des Beschleunigers oder Beschleunigergemischs kommen somit zum Volumen des Harzes oder Harzgemischs hinzu. Die Volumenprozentangaben der Menge des Härters oder Härtergemischs und der Menge des Beschleunigers oder Beschleunigergemischs beziehen sich somit auf das Volumen des Harzes oder Harzgemischs. Beispielsweise besteht das Harz-Härter-Beschleunigergemisch vollständig aus dem Harz oder Harzgemisch, Härter oder Härtergemisch und Beschleuniger oder Beschleunigergemisch, d. h. die Anteile, insbesondere Volumina, des Harzes oder Harzgemischs, des Härters oder Härtergemischs und des Beschleunigers oder Beschleunigergemischs bilden zusammen 100 Volumenprozent des Harz-Härter-Beschleunigergemischs. Dadurch werden die Polymerisation und das Härten auf besonders gute und effiziente Weise erreicht und es wird ein möglichst großer Anteil des Füllstoffs oder Füllstoffgemischs und ein möglichst kleiner Anteil des Harz-Härter-Beschleunigergemischs, insbesondere des Harzes oder Harzgemischs, am Polymerbetongemisch erreicht.
Das Harz oder Harzgemisch ist oder umfasst beispielsweise ein oder mindestens ein Polyesterharz. Das Harz oder Harzgemisch kann beispielsweise Styrol aufweisen. Es kann jedoch beispielsweise auch vorgesehen sein, dass das Styrol im Harz oder Harzgemisch vollständig durch Vinyltoluol ersetzt ist. Das Harz oder Harzgemisch umfasst somit in einer möglichen Ausführungsform Vinyltoluol und/oder ist frei von Styrol, zumindest frei von Mono-Styrol. D. h. in einer möglichen Ausführungsform umfasst das Harz oder Harzgemisch Vinyltoluol und/oder ist frei von Mono-Styrol. Mono-Styrol ist insbesondere C8H8. Es weist insbesondere eine molare Masse von 104,15 g/mol auf. Insbesondere lautet seine CAS-Nummer 100-42-5. Vinyltoluol ist insbesondere C9H10. Es weist insbesondere eine molare Masse von 118,18 g/mol auf. Insbesondere lautet seine CAS-Nummer 25013-15-4. Dadurch werden beispielsweise Umweltschutz- und/oder chemische Eigenschaften des Polymerbetongemischs und somit des Polymerbetons und Polymerbetonteils verbessert, Gefahren, insbesondere Umwelt- und/oder Gesundheitsgefahren, reduziert und eine größere Anzahl von Verwendungsmöglichkeiten erreicht.
In einer möglichen Ausführungsform kann das Harz oder Harzgemisch beispielsweise ein oder mindestens ein Epoxidharz sein oder umfassen. Dadurch können höhere Festigkeiten erzielt werden. Hierfür ist jedoch eine längere Aushärtzeit (Topfzeit) erforderlich als bei Polyesterharz, beispielsweise mindestens 24 Stunden, insbesondere bei Umgebungstemperatur. Erfolgt das Aushärten nicht bei Umgebungstemperatur, sondern bei einer höheren Temperatur, beispielsweise bei 60°C, ist eine im Vergleich dazu verringerte Aushärtzeit von beispielsweise nur noch 7 Stunden erforderlich. Die Verwendung von Epoxidharz eignet sich daher insbesondere bei erforderlichen sehr hohen Festigkeiten des Polymerbetons.
In einer möglichen Ausführungsform kann das Harz oder Harzgemisch beispielsweise ein oder mehrere Ortho- und/oder Isophthalsäureharze sein oder umfassen, insbesondere in Verbindung mit Methylketonperoxid mit geringer Aktivität (Luperox K12) als Härter, insbesondere für besondere Geometrien des Polymerbetonteil s .
In einer möglichen Ausführungsform umfasst das Harzgemisch mindestens ein Additiv, insbesondere Methacrylat, insbesondere 10 bis 15 Volumenprozent des Additivs, insbesondere Methacrylat, bezogen auf den Anteil des mindestens einen Harzes oder den Gesamtanteil der mehreren Harze im Harzgemisch, d. h der Anteil des Additivs, insbesondere Methacrylat, beträgt 10 bis 15 Volumenprozent des Volumens des mindestens einen Harzes oder des Gesamtvolumens der mehreren Harze im Harzgemisch. Diese Menge des Additivs, insbesondere Methacrylat, kommt somit zum Volumen des Harzes oder zum Gesamtvolumen der mehreren Harze hinzu. Die Volumenprozentangabe der Menge des Additivs, insbesondere Methacrylat, bezieht sich somit auf das Volumen des Harzes oder auf das Gesamtvolumen der mehreren Harze im Harzgemisch. Das Harzgemisch umfasst dann das mindestens eine Harz oder mehrere Harze sowie das mindestens eine Additiv oder mehrere Additive oder besteht daraus. Beispielsweise umfasst das Harz-Härter-Beschleunigergemisch dann das Harzgemisch aus mindestens einem Harz und mindestens einem Additiv, insbesondere Methacrylat, einen Beschleuniger oder ein Beschleunigergemisch und einen Härter oder ein Härtergemisch. Beispielsweise besteht das Harz-Härter-Beschleunigergemisch dann aus dem Harzgemisch aus mindestens einem Harz und mindestens einem Additiv, insbesondere Methacrylat, sowie aus einem Beschleuniger oder Beschleunigergemisch und einem Härter oder Härtergemisch, d. h. diese Bestandteile, insbesondere deren Volumina, bilden zusammen 100 Volumenprozent des Harz-Härter-Beschleunigergemischs. Wenn das Harz-Härter-Beschleunigergemisch zusätzlich das mindestens eine Additiv aufweist, wird insbesondere der Anteil des mindestens einen Harzes entsprechend dem Anteil des mindestens einen Additivs reduziert, d. h. die Anteile des Beschleunigers oder Beschleunigergemischs und des Härters oder Härtergemischs am Harz-Härter-Beschleunigergemisch bleiben wie oben angegeben bestehen und der Anteil des mindestens einen Harzes im Harzgemisch wird in dem Umfang der Zugabe des mindestens einen Additivs reduziert. Durch das Additiv wird eine bessere Fließfähigkeit erreicht.
In einer möglichen Ausführungsform umfasst das
Harz-Härter-Beschleunigergemisch mindestens einen Inhibitor. Beispielsweise umfasst das Harz-Härter-Beschleunigergemisch dann ein Harz oder Harzgemisch, wobei das Harzgemisch, wie oben beschrieben, mindestens ein Additiv umfassen kann, einen Beschleuniger oder ein Beschleunigergemisch, einen Härter oder ein Härtergemisch und mindestens einen Inhibitor. Beispielsweise besteht das Harz-Härter-Beschleunigergemisch dann aus einem Harz oder Harzgemisch, einem Beschleuniger oder Beschleunigergemisch, einem Härter oder Härtergemisch und mindestens einem Inhibitor, wobei das Harzgemisch, wie oben beschrieben, mindestens ein Additiv umfassen kann, d. h. diese Bestandteile bilden zusammen 100 Volumenprozent des Harz-Härter-Beschleunigergemischs. Durch den Inhibitor wird eine Verzögerung einer Aushärt-Kurve erreicht, zum Beispiel zur Herstellung besonderer Geometrien.
Das Füllstoffgemisch umfasst insbesondere drei Füllstofffraktionen. Insbesondere besteht es aus diesen drei Füllstofffraktionen, d. h. diese drei Füllstofffraktionen bilden zusammen 100 Volumenprozent des Füllstoffgemischs. Insbesondere ist eine Füllstofffraktion feinkörniger als die beiden anderen Füllstofffraktionen. Die beiden grobkörnigeren Füllstofffraktionen können die gleiche Korngröße aufweisen oder von diesen beiden grobkörnigen Füllstofffraktionen kann die eine Füllstofffraktion grobkörniger sein als die andere Füllstofffraktion. Durch diese Zusammensetzung des Füllstoffgemischs wird vorteilhafterweise ein besonders großer Anteil des Füllstoffgemischs am Polymerbetongemisch erreicht.
Die feinkörnige Füllstofffraktion dient insbesondere als Mehlersatz, d. h. als Ersatz von Gesteinsmehl, welches bei anderen Polymerbetongemischen verwendet wird. Bei den beiden grobkörnigeren Füllstofffraktionen oder bei allen drei Füllstofffraktionen werden vorteilhafterweise eine Sieblinie, Komform und/oder mechanische und chemische Eigenschaften aufeinander abgestimmt.
In einer möglichen Ausführungsform umfasst das Füllstoffgemisch 15 bis 22 Volumenprozent der feinkörnigen Füllstofffraktion und 78 bis 85 Volumenprozent der beiden grobkörnigen Füllstofffraktionen zusammen. Insbesondere besteht das Füllstoffgemisch aus diesen Anteilen der Füllstofffraktionen, d. h. diese Anteile der drei Füllstofffraktionen bilden zusammen 100 Volumenprozent des Füllstoffgemischs. Durch diese Zusammensetzung des Füllstoffgemischs wird vorteilhafterweise ein besonders großer Anteil des Füllstoffgemischs am Polymerbetongemisch erreicht.
In einer möglichen Ausführungsform umfasst die feinkörnige Füllstofffraktion Granit-Brechsand und/oder Glasstrahlgut oder besteht, insbesondere vollständig, daraus und/oder die eine grobkörnige Füllstofffraktion umfasst Granit-Brechsand oder besteht, insbesondere vollständig, daraus und/oder die andere grobkörnige Füllstofffraktion umfasst Formsand, insbesondere Gießerei -Formsand, oder besteht, insbesondere vollständig, daraus. Der Formsand, insbesondere Gießerei -Formsand, besteht dabei insbesondere aus in eine Ausgangskornform des Formsandes aufgebrochenen Sandgussform-Bruchstücken. Durch diese Zusammensetzung des Füllstoffgemischs wird vorteilhafterweise ein besonders großer Anteil des Füllstoffgemischs am Polymerbetongemisch erreicht.
Der Granit-Brechsand weist beispielsweise eine Korngröße bis 2 mm und/oder bis 0,5 mm auf, insbesondere eine Korngröße von 0 mm, insbesondere größer als 0 mm, insbesondere 0,05 mm, bis 2 mm und/oder von 0 mm, insbesondere größer als 0 mm, insbesondere 0,05 mm, bis 0,5 mm. Das Glasstrahlgut weist beispielsweise eine Korngröße bis 0,25 mm auf, insbesondere eine Korngröße von 0 mm, insbesondere größer als 0 mm, insbesondere 0,04 mm, bis 0,25 mm. Der Formsand, insbesondere Gießerei -Formsand, weist beispielsweise eine Korngröße bis 0,5 mm auf, insbesondere größer als 0 mm, insbesondere 0,1 mm, bis 0,5 mm. Dies entspricht insbesondere der Ausgangskornform und somit der Ausgangskorngröße des Formsandes, insbesondere Gießerei -Formsandes.
Dadurch wird vorteilhafterweise ein besonders großer Anteil des Füllstoffgemischs am Polymerbetongemisch erreicht.
In einer möglichen Ausführungsform umfasst die feinkörnige Füllstofffraktion Granit-Brechsand mit einer Korngröße bis 0,5 mm, insbesondere von 0 mm, insbesondere größer als 0 mm, insbesondere 0,05 mm, bis 0,5 mm, und/oder Glasstrahlgut mit einer Korngröße bis 0,25 mm, insbesondere von 0 mm, insbesondere größer als 0 mm, insbesondere 0,04 mm, bis 0,25 mm oder besteht, insbesondere vollständig, daraus. Dadurch wird vorteilhafterweise ein besonders großer Anteil des Füllstoffgemischs am Polymerbetongemisch erreicht.
In einer möglichen Ausführungsform umfasst die eine grobkörnige Füllstofffraktion Granit-Brechsand mit einer Korngröße bis 2 mm, insbesondere von 0 mm, insbesondere größer als 0 mm, insbesondere 0,05 mm, bis 2 mm oder besteht, insbesondere vollständig, daraus. Dadurch wird vorteilhafterweise ein besonders großer Anteil des Füllstoffgemischs am Polymerbetongemisch erreicht.
In einer möglichen Ausführungsform umfasst die andere grobkörnige Füllstofffraktion Formsand, insbesondere Gießerei -Formsand. Der Formsand, insbesondere Gießerei -Formsand, besteht dabei insbesondere aus in eine Ausgangskornform des Formsandes aufgebrochenen
Sandgussform-Bruchstücken. Dadurch wird vorteilhafterweise ein besonders großer Anteil des Füllstoffgemischs am Polymerbetongemisch erreicht.
In einer möglichen Ausführungsform umfasst das Polymerbetongemisch 50 Volumenprozent Gießerei -Formsand aus in die Ausgangskornform aufgebrochenen Sandgussform-Bruchstücken, 20 Volumenprozent Granit-Brechsand mit einer Korngröße bis 2 mm, 17,5 Volumenprozent Glasstrahlgut, insbesondere mit einer Korngröße bis 0,25 mm, oder Granit-Brechsand mit einer Korngröße bis 0,5 mm, 12,05 Volumenprozent Polyesterharz, 0,27 Volumenprozent Härter und 0,18 Volumenprozent Beschleuniger.
In einer möglichen Ausführungsform wird das Polymerbetongemisch vor dem Polymerisieren und Aushärten in eine Form eingebracht, um ein entsprechend ausgeformtes Polymerteil zu erhalten. Nach dem Einbringen in die Form und vor dem Aushärten, vorteilhafterweise während des Polymerisierens, wird das Polymerbetongemisch vorteilhafterweise zur Verdichtung gerüttelt, insbesondere für eine vorgegebene Zeitdauer und/oder mit einer vorgegebenen Rüttelfrequenz und/oder Rüttelamplitude, oder in mehreren Rüttel schritten mit einer für den jeweiligen Rüttelschritt vorgegebenen Zeitdauer und/oder Rüttelfrequenz und/oder Rüttelamplitude.
Der Polymerisations- und Aushärtevorgang erfolgt insbesondere bei Umgebungsdruck. Der Polymerisations- und Aushärtevorgang erfolgt insbesondere bei Umgebungstemperatur. Dadurch wird eine einfache Herstellung des Polymerbetonteils ermöglicht, da keine Wärmezufuhr oder Kältezufuhr und keine Druckkammer zur Umgebungsdruckerhöhung oder Umgebungsdruckabsenkung erforderlich sind.
In einer möglichen Ausführungsform wird mindestens ein Bewehrungsstab, insbesondere Basaltstab oder gleichwertiger Bewehrungsstab, oder werden mehrere solche Bewehrungsstäbe, insbesondere Basaltstäbe oder gleichwertige Bewehrungsstäbe, eingegossen, insbesondere in einer Zugzone, insbesondere in einem unteren Viertel des Polymerbetonteils, d. h. mit dem Polymerbetongemisch entsprechend umgossen, so dass er bzw. sie dann im Polymerbeton und somit im Polymerbetonteil entsprechend eingegossen ist/sind. Beispielsweise werden der oder die Bewehrungsstäbe vor dem Einbringen oder während des Einbringens des Polymerbetongemischs in die Form in diese Form eingelegt und dann mit dem Polymerbetongemisch umgossen, oder unmittelbar nach dem Einbringen des Polymerbetongemischs in die Form in das noch nicht polymerisierte und noch nicht ausgehärtete Polymerbetongemisch eingebracht. Das Polymerbetonteil weist entsprechend mindestens einen solchen eingegossenen oder mehrere solche eingegossene Bewehrungsstäbe auf. Dadurch können statische Kennwerte beispielsweise von als Träger, Unterzüge, Stürze und/oder weitere Bauelemente ausgebildeten Polymerbetonteilen erhöht werden.
In einer möglichen Ausführungsform wird mindestens ein Kern, insbesondere aus Schaumglas, oder werden mehrere solche Kerne eingegossen, d. h. mit dem Polymerbetongemisch umgossen, so dass er bzw. sie dann im Polymerbeton und somit im Polymerbetonteil eingegossen ist/sind. Beispielsweise wird der mindestens eine Kern vor dem Einbringen oder während des Einbringens des Polymerbetongemischs in die Form in diese Form eingelegt und dann mit dem Polymerbetongemisch umgossen, oder unmittelbar nach dem Einbringen des Polymerbetongemischs in die Form in das noch nicht polymerisierte und noch nicht ausgehärtete Polymerbetongemisch eingebracht. Das Polymerbetonteil weist entsprechend mindestens einen solchen eingegossenen oder mehrere solche eingegossene Kerne auf. Dadurch können eine Materialeinsparung und Gewichtsreduzierung erreicht werden. Des Weiteren können dadurch bessere Wärmedämmeigenschaften des Polymerbetonteils erreicht werden. Das für den Kern oder den jeweiligen Kern verwendete Schaumglas ist dabei vorteilhafterweise ein Abprodukt, insbesondere aus der Industrie, insbesondere aus der Glasindustrie, und/oder aus dem Baugewerbe. Es ist vorteilhafterweise vollständig aus Abprodukten, insbesondere Abfallglas, hergestellt.
In einer möglichen Ausführungsform wird auf den durch das Polymerisieren und Aushärten des Polymerbetongemischs ausgebildeten Polymerbeton, insbesondere nach einem Entformen, vollständig oder abschnittsweise zumindest ein Beschichtungsmaterial aufgebracht, insbesondere aufgespritzt, beispielsweise ein Putz. Das Polymerbetonteil ist entsprechend vollständig oder abschnittsweise beschichtet mit zumindest einem solchen Beschichtungsmaterial, d. h. es weist eine entsprechende Beschichtung auf. Dadurch kann beispielsweise ein Feuerwiderstand erhöht werden. Eine Schichtdicke der Schicht des Beschichtungsmaterials auf dem Polymerbeton beträgt beispielsweise 0,5 mm.
Das Aufbringen des Beschichtungsmaterials kann beispielsweise vor oder nach einem Verbau des Polymerbetonteils, beispielsweise einem Einbau in ein Bauwerk, erfolgen, d. h. beispielsweise auch erst im eingebauten Zustand des Polymerbetonteils, insbesondere wenn als Beschichtungsmaterial Putz verwendet wird. Das Polymerbetonteil wird dann beispielsweise erst eingebaut und danach mit dem Beschichtungsmaterial zumindest abschnittsweise beschichtet, insbesondere verputzt.
Für die jeweilige Rezeptur des Polymerbetongemischs wird vorteilhafterweise die Sieblinie für den Füllstoff oder die Füllstoffe des Füllstoffgemischs, entsprechend einer ermittelten Korngrößenverteilung, festgesetzt, um die Ausgangsstoffe in die einzelnen Füllstofffraktionen zu splitten, d. h. aufzuteilen.
Sich daraus ableitende Parameter für eine Zuführung der Füllstoffe in einen Gießprozess zum Gießen des Polymerbetonteils, beispielsweise eine Schneckenform einer oder einer jeweiligen Förderschnecke und eine Frequenz der Schneckenförderung sind entsprechend umzusetzen. Eine Gießleistung (Masse pro Minute) ist so einzustellen, dass eine ermittelte Mischzeit gesichert ist. Das Polymerbetongemisch wird vorteilhafterweise zur Verdichtung gerüttelt, wobei ein Rüttelsystem vorteilhafterweise in Abhängigkeit von einem Design und/oder einer Geometrie eines jeweils zu gießenden Polymerbetonteils sowie einer jeweiligen Rezeptur, d. h. Zusammensetzung, des Polymerbetongemischs zu staffeln ist. Beispielsweise wird das Polymerbetongemisch insgesamt 240 Sekunden in zwei Etappen, d. h. Rüttel schritten, gerüttelt, zu Beginn mit einer Rüttelfrequenz von 32 Hz und nach 120 Sekunden mit einer Rüttelfrequenz von 27 Hz. Ein technologischer Prozess/Produktionskreislauf ist vorteilhafterweise so gestaltet, dass sich die ermittelten Parameter (jeweilige Zeitschiene) für das Rüttelsystem, die Aushärtung und Entformung ergeben.
Zum Anmischen des Polymerbetongemischs sind beispielsweise herkömmliche Dosier-Misch-Maschinen zu verwenden. Der Anteil des Harz-Härter-Beschleunigergemischs und/oder Füllstoffs/Füllstoffgemischs und/oder die Zusammensetzung des Harz-Härter-Beschleunigergemischs und/oder Füllstoffs/Füllstoffgemischs werden zweckmäßigerweise entsprechend einer jeweils erforderlichen und/oder gewünschten Viskosität, Topfzeit, UV-Beständigkeit und/oder Temperaturbeständigkeit und/oder entsprechend jeweils gewünschter mechanischer Eigenschaften des mittels des Polymerbetongemischs herzustellenden Polymerbetonteils vorgegeben und entsprechend angemischt.
Ein Mischungsverhältnis zwischen dem Füllstoff/Füllstoffgemisch und Harz-Härter-Beschleunigergemisch des Polymerbetongemischs, d. h. ein Mischungsverhältnis der Komponenten Füllstoff/Füllstoffgemisch, Harz oder Harzgemisch, Härter oder Härtergemisch und Beschleuniger oder Beschleunigergemisch, ist zweckmäßigerweise in Abhängigkeit einer chemischen und/oder physikalischen Beschaffenheit oder Zusammensetzung des Füllstoffs/Füllstoffgemischs sowie zweckmäßigerweise auch in Abhängigkeit vom jeweils herzustellenden Polymerbetonteil und die an dieses gestellten Anforderungen einstellbar. Je nach Ausgangssituation und Anforderungen an das mittels des Polymerbetongemischs herzustellende Polymerbetonteil sind zweckmäßigerweise zusätzliche Additive und/oder Inhibitoren zuzusetzen.
Bei diesem Zusatz der Additive und/oder Inhibitoren geht es insbesondere um eine Steuerung eines inneren Fließverhaltens des Polymerbetongemischs und/oder des aushärtenden Polymerbetons, beispielsweise durch einen Einsatz von Thixotropiermittel, und/oder um eine Steuerung der Oberflächenspannung des Polymerbetongemischs und/oder des aushärtenden Polymerbetons und/oder um eine Erhöhung des HdT-Wertes, d. h. der Wärmeformbeständigkeit des Polymerbetongemischs und/oder des aushärtenden Polymerbetons, sowie um einen Einsatz von Anti schrumpf- Additiven, um ein Schrumpfen oder zumindest ein zu starkes Schrumpfen des Polymerbetongemischs und/oder des aushärtenden Polymerbetongemisch zu verhindern. Zudem ist durch den Zusatz der Additive und/oder Inhibitoren eine UV-Beständigkeit des hergestellten Polymerbetonteils zu verbessern.
Die beschriebene Lösung ermöglicht auch eine Zertifizierung der hergestellten Polymerbetonteile, beispielsweise zur Verwendung als Baumaterialien für Bauwerke. Im Ergebnis vielseitiger Versuchsreihen, Analysen und Testergebnisse wurden die Parameter für ein solches Zertifizierungsverfahren von allgemein möglichen Abprodukten erstellt und somit die Basis für eine baurechtliche Zulassung geschaffen.
Um einen Toleranzbereich von Eigenschaften der zu verwendenden Materialien ermitteln zu können, wurden in allen Fällen Chargen zur Prüfung (mind. 10) gestaffelt in zeitlichen Abständen entnommen. Es wurden grundlegende Versuche zur Verarbeitbarkeit der einzelnen Füllstoffe/ Abprodukte aus Bergbau und Industrie durchgeführt.
Darauf wurde folgende Verfahrensweise für eine Zertifizierung abgeleitet. In einem ersten Schritt sind von den Abprodukten der einzelnen Chargen nachstehende Parameter zu ermitteln:
• Rest-Organik Gehalt (je nach den Anforderungen des Polymerbetons bzw. Polymerbetonbauteils sind die Toleranzbereiche der einzelnen Bestandteile festzuschreiben)
• Mineralogische Zusammensetzungen / Alkaligehalt (je nach den Anforderungen des Polymerbetons bzw. Polymerbetonbauteils sind die Toleranzbereiche der einzelnen Bestandteile festzuschreiben)
• Korngrößenverteilung
• Kornform / spezifische Oberfläche mittels Mikroskopie
Im zweiten Schritt sind, ausgehend von den chemischen Analysen sowie den Erkenntnissen im Rahmen der Herstellung von Probekörpem (Einfluss des jeweiligen Kombandes), die Parameter herauszufiltern, welche auf die Verarbeitung bzw. die erzielbaren mechani sehen-/ chemischen Kennwerte wesentlichen Einfluss haben. Im dritten Schritt sind Versuchsreihen (mind. 10) zur Ermittlung der Abhängigkeit/den Zusammenhängen der Ausgangsparameter auf die erzielten Kennwerte der Probekörper durchzuführen. In einer Matrix wird erfasst, mit welchen Ausgangsparametern welche Kennwerte erzielt werden. Im vierten Schritt erfolgt die Festschreibung der Toleranzbereiche der Ausgangsparameter der Abprodukte bezogen auf die erforderlichen Kennwerte des Polymerbetons für die Endprodukte, d. h. für die Polymerbetonbauteile.
Die so ermittelten erforderlichen Ausgangsparameter sind in dem Prüfsystem zur Zertifizierung festzuschreiben und im Rahmen der Produktionseigenkontrolle, d. h. einer werkseigenen Produktionskontrolle WPK, zu prüfen. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert.
Darin zeigt:
Figur 1 schematisch eine Schnittdarstellung eines Polymerbetonteils.
Figur 1 zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer beispielhaften Ausführungsform eines Polymerbetonteils 1. In einem Verfahren zur Herstellung eines solchen Polymerbetonteils 1 wird ein Polymerbetongemisch durch Mischen erzeugt und dann polymerisiert und ausgehärtet.
Das Polymerbetongemisch besteht aus 86 bis 89 Volumenprozent eines Füllstoffgemischs, vorteilhafterweise vollständig aus Abprodukten aus Industrie und/oder Bergbau, und 11 bis 14 Volumenprozent eines Harz-Härter-Beschleunigergemischs, welche miteinander vermischt werden.
Das Füllstoffgemisch besteht aus drei Füllstofffraktionen, einer feinkörnigeren Füllstofffraktion als Mehlersatz, insbesondere Gesteinsmehlersatz, und zwei grobkörnigeren Füllstofffraktionen, bei denen vorteilhafterweise Sieblinien, Komform und mechanische und chemische Eigenschaften aufeinander abgestimmt werden.
Die feinkörnige Füllstofffraktion besteht aus Glasstrahlgut, beispielsweise mit einer Korngröße bis 0,25 mm, und/oder Granit-Brechsand, beispielsweise mit einer Korngröße bis 0,5 mm.
Die eine grobkörnige Füllstofffraktion besteht aus Gießerei -Formsand, beispielsweise mit einer Korngröße bis 0,5 mm, insbesondere 0,1 mm bis 0,5 mm. Da als Füllstoff Abprodukte verwendet werden, wird hier Gießerei -Formsand verwendet, welcher bereits zu mindestens einer Sandgussform verarbeitet wurde. Um dieses Abprodukt als Füllstoff verwenden zu können, werden daher Sandgussform-Bruchstücke dieser mindestens einen Sandgussform in eine Ausgangskomform des Gießerei-Formsandes aufgebrochen.
Die andere grobkörnige Füllstofffraktion besteht aus Granit-Brechsand, beispielsweise mit einer Korngröße bis 2 mm.
Am Füll stoffgemi sch hat die feinkörnige Füllstofffraktion einen Anteil vonl5 bis 22 Volumenprozent und die beiden grobkörnigen Füllstofffraktionen zusammen haben einen Anteil von 78 bis 85 Volumenprozent.
Das Harz-Härter-Beschleunigergemisch besteht aus einem Harz oder Harzgemisch sowie 2 bis 2,4 Volumenprozent eines Härters oder Härtergemischs bezogen auf den Anteil des Harzes oder Harzgemischs und 1,2 bis 1,8 Volumenprozent eines Beschleunigers oder Beschleunigergemischs bezogen auf den Anteil des Harzes oder Harzgemischs, d. h der Anteil des Härters oder Härtergemischs beträgt 2 bis 2,4 Volumenprozent des Volumens des Harzes oder Harzgemischs und der Anteil des Beschleunigers oder Beschleunigergemischs beträgt 1,2 bis 1,8 Volumenprozent des Volumens des Harzes oder Harzgemischs. Diese Mengen des Härters oder Härtergemischs und des Beschleunigers oder Beschleunigergemischs kommen somit zum Volumen des Harzes oder Harzgemischs hinzu. Die Volumenprozentangaben der Menge des Härters oder Härtergemischs und der Menge des Beschleunigers oder Beschleunigergemischs beziehen sich somit auf das Volumen des Harzes oder Harzgemischs. Beispielsweise besteht das Harz-Härter-Beschleunigergemisch vollständig aus dem Harz oder Harzgemisch, Härter oder Härtergemisch und Beschleuniger oder Beschleunigergemisch, d. h. die Anteile, insbesondere Volumina, des Harzes oder Harzgemischs, des Härters oder Härtergemischs und des Beschleunigers oder Beschleunigergemischs bilden zusammen 100 Volumenprozent des Harz-Härter-Beschleunigergemischs. Alternativ kann das Harz-Härter-Beschleunigergemisch, genauer gesagt das Harzgemisch im Harz-Härter-Beschleunigergemisch, zusätzlich ein Additiv, zum Beispiel 10 bis 15 Volumenprozent Methacrylat, aufweisen. Der Anteil des Additivs, d. h. insbesondere die 10 bis 15 Volumenprozent, insbesondere des Methacrylats, beziehen sich dabei auf den Anteil des mindestens einen Harzes oder den Gesamtanteil der mehreren Harze im Harzgemisch, d. h der Anteil des Additivs, insbesondere Methacrylat, beträgt 10 bis 15 Volumenprozent des Volumens des mindestens einen Harzes oder des Gesamtvolumens der mehreren Harze im Harzgemisch. Diese Menge des Additivs, insbesondere Methacrylat, kommt somit zum Volumen des Harzes oder zum Gesamtvolumen der mehreren Harze hinzu. Die Volumenprozentangabe der Menge des Additivs, insbesondere Methacrylat, bezieht sich somit auf das Volumen des Harzes oder auf das Gesamtvolumen der mehreren Harze im Harzgemisch. Das Harzgemisch umfasst dann das mindestens eine Harz oder mehreren Harze sowie das mindestens eine Additiv oder mehrere Additive oder besteht daraus. Das Harz-Härter-Beschleunigergemisch besteht dann aus dem Harzgemisch aus mindestens einem Harz und mindestens einem Additiv, insbesondere Methacrylat, sowie aus einem Härter oder Härtergemisch und einem Beschleuniger oder Beschleunigergemisch, d. h. diese Bestandteile, insbesondere deren Volumina, bilden zusammen 100 Volumenprozent des Harz-Härter-B e schl eunigergemi schs .
Das Harz oder Harzgemisch kann beispielsweise frei sein von Styrol, zumindest frei von Mono-Styrol. Beispielsweise wird das Styrol, insbesondere das Mono-Styrol, vollständig durch Vinyltoluol ersetzt.
Die beschriebenen Komponenten des Polymerbetongemischs in der beschriebenen Zusammensetzung werden miteinander vermischt, d. h. das Polymerbetongemisch wird durch Mischen dieser Komponenten in dieser Zusammensetzung erzeugt. Anschließend wird das Polymerbetongemisch polymerisiert und ausgehärtet, wobei es vor dem Polymerisieren und Aushärten vorteilhafterweise in eine Form eingebracht wird. Nach dem Einbringen in die Form wird es vorteilhafterweise zudem gerüttelt, insbesondere in mehreren Rüttel schritten, wobei für den jeweiligen Rüttelschritt eine vorgegebene Zeitdauer und eine vorgegebene Rüttelfrequenz vorgegeben werden. Das Polymerisieren und Aushärten erfolgt dann bei Umgebungsdruck und Umgebungstemperatur, d. h. ohne zusätzliche Erwärmung oder Kühlung und ohne zusätzliche Druckbeaufschlagung oder Unterdruckbeaufschlagung.
Nach dem Polymerisieren und Aushärten wird das Polymerbetonteil 1 entformt. Anschließend kann es beispielweise vollständig oder abschnittsweise mit einem Beschichtungsmaterial 2 versehen werden, d. h. auf einen durch das Polymerisieren und Aushärten aus dem Polymerbetongemisch hergestellten Polymerbeton 3 wird vollständig oder abschnittsweise das Beschichtungsmaterial 2 aufgebracht, wie in Figur 1 gezeigt. Beispielsweise wird als Beschichtungsmaterial 2 ein Putz aufgebracht, insbesondere aufgespritzt. Eine Schichtdicke der Schicht des Beschichtungsmaterials 2 auf dem Polymerbeton 3 beträgt beispielsweise 0,5 mm.
Das mittels des Verfahrens hergestellte Polymerbetonteil 1 umfasst im dargestellten Beispiel somit den Polymerbeton 3 und das aufgebrachte Beschichtungsmaterial 2, d. h. eine entsprechende Beschichtung.
Des Weiteren kann das mittels des Verfahrens hergestellte Polymerbetonteil 1 beispielsweise Bewehrungsstäbe 4, insbesondere Basaltstäbe, und/oder einen Kern 5, insbesondere aus Schaumglas, aufweisen, wie in Figur 1 gezeigt. Der Kern 5 ist dabei vorteilhafterweise ebenfalls aus einem Abprodukt hergestellt, d. h. das verwendete Schaumglas ist ein Abprodukt.
Durch den Kern 5, insbesondere aus Schaumglas, werden eine Materialeinsparung und Gewichtsreduzierung und verbesserte Wärmedämmeigenschaften erreicht.
Die Bewehrungsstäbe 4 verbessern insbesondere statische Kennwerte des Polymerbetonteils 1, beispielsweise bei einer Ausbildung des Polymerbetonteils 1 als Träger, Unterzug oder Sturz. Die Bewehrungsstäbe 4 werden dabei vorteilhafterweise in einer Zugzone des Polymerbetonteils 1 in dieses eingegossen, insbesondere in einem unteren Viertel des Polymerbetonteils E Die Zugzone befindet sich stets im untersten Bereich des Bauteils, d. h. des Polymerbetonteils 1, d. h. von dessen Polymerbetonschicht, insbesondere unterhalb des Kerns 5, falls dieser vorgesehen ist. Der Polymerbeton umschließt zweckmäßigerweise das Produkt, d. h. das Bauteil, mit Ausnahme des Beschichtungsmaterials 2, falls dieses vorgesehen ist. Dieses Beschichtungsmaterial 2 wird, wie beschrieben, vollständig oder abschnittsweise auf den Polymerbeton 3 aufgebracht, d. h. auf eine einer Umgebung des Polymerbetonteils 1 zugewandte Außenseite des Polymerbetons 3.
Zur Herstellung dieses Polymerbetonteils 1 mit einem Kern 5 und/oder Bewehrungsstäben 4 werden der Kern 5 und/oder die Bewehrungsstäbe 4 in den mittels des Polymerbetongemischs herzustellenden Polymerbeton 3 eingegossen, d. h. von diesem umgossen. Sie werden somit beispielsweise jeweils vor dem Einbringen oder während des Einbringens des Polymerbetongemischs in die Form in diese Form eingelegt und dann mit dem Polymerbetongemisch umgossen oder unmittelbar nach dem Einbringen des Polymerbetongemischs in die Form in das noch nicht polymerisierte und noch nicht ausgehärtete Polymerbetongemisch eingebracht.
BEZUGSZEICHENLISTE Polymerbetonteil Beschichtungsmaterial Polymerbeton Bewehrungsstab Kern

Claims

P A T EN T AN S P RÜ C HE
1. Polymerbetongemisch zur Herstellung eines Polymerbetonteils (1), umfassend
- einen Füllstoff oder ein Füllstoffgemisch, umfassend Gießerei-Formsand und/oder Granit-Brechsand und/oder Glasstrahlgut, und
- ein Harz-Härter-Beschleunigergemisch, umfassend ein Harz oder Harzgemisch, einen Härter oder ein Härtergemisch und einen Beschleuniger oder ein Beschleunigergemisch.
2. Polymerbetongemisch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllstoff oder das Füll stoffgemi sch ausschließlich Abprodukte, insbesondere aus Industrie und/oder Bergbau, aufweist.
3. Polymerbetongemisch nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend 86 bis 89 Volumenprozent des Füllstoffs oder Füllstoffgemischs und 11 bis 14 Volumenprozent des Harz-Härter-Beschleunigergemischs, wobei das Harz-Härter-Beschleunigergemisch, bezogen auf den Anteil des Harzes oder Harzgemischs, 2 bis 2,4 Volumenprozent des Härtere oder Härtergemischs und 1,2 bis 1,8 Volumenprozent des Beschleunigers oder Beschleunigergemischs umfasst.
4. Polymerbetongemisch nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Harz oder Harzgemisch Vinyltoluol umfasst und/oder frei ist von Styrol, zumindest frei von Mono-Styrol.
5. Polymerbetongemisch nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Harzgemisch mindestens ein Additiv umfasst, insbesondere Methacrylat, insbesondere 10 bis 15 Volumenprozent Methacrylat bezogen auf den Anteil des mindestens einen Harzes im Harzgemisch.
6. Polymerbetongemisch nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Füllstoffgemisch drei Füllstofffraktionen umfasst, wobei eine Füllstofffraktion feinkörniger ist als die beiden anderen Füllstofffraktionen.
7. Polymerbetongemisch nach Anspruch 6, wobei das Füllstoffgemisch 15 bis 22 Volumenprozent der feinkörnigen Füllstofffraktion und 78 bis 85 Volumenprozent der beiden grobkörnigen Füllstofffraktionen zusammen umfasst.
8. Polymerbetongemisch nach Anspruch 6 oder 7, wobei die feinkörnige Füllstofffraktion Granit-Brechsand und/oder Glasstrahlgut umfasst oder daraus besteht und/oder die eine grobkörnige Füllstofffraktion Granit-Brechsand umfasst oder daraus besteht und/oder die andere grobkörnige Füllstofffraktion Gießerei -Formsand umfasst oder daraus besteht.
9. Polymerbetongemisch nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Granit-Brechsand eine Korngröße bis 2 mm und/oder bis 0,5 mm aufweist und/oder wobei das Glasstrahlgut eine Korngröße bis 0,25 mm aufweist.
10. Verfahren zur Herstellung eines Polymerbetonteils (1), wobei ein Polymerbetongemisch nach einem der vorhergehenden Ansprüche durch Mischen erzeugt wird und dann polymerisiert und ausgehärtet wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Polymerbetongemisch vor dem Polymerisieren und Aushärten in eine Form eingebracht wird.
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, wobei der Polymerisations- und Aushärtevorgang bei Umgebungsdruck und/oder Umgebungstemperatur erfolgt.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei mindestens ein Bewehrungsstab (4), insbesondere Basaltstab, und/oder mindestens ein Kern (5), insbesondere aus Schaumglas, eingegossen wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass auf einen durch das Polymerisieren und Aushärten des Polymerbetongemischs ausgebildeten Polymerbeton (3), insbesondere nach einem Entformen, vollständig oder abschnittsweise zumindest ein Beschichtungsmaterial (2) aufgebracht wird.
15. Polymerbetonteil (1), hergestellt mittels eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 10 bis 13 und/oder hergestellt aus einem Polymerbetongemisch nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
16. Polymerbetonteil (1) nach Anspruch 15, wobei mindestens ein Bewehrungsstab (4), insbesondere Basaltstab, und/oder mindestens ein Kern (5), insbesondere aus Schaumglas, eingegossen ist.
17. Polymerbetonteil (1) nach Anspruch 15 oder 16, vollständig oder abschnittsweise beschichtet mit zumindest einem Beschichtungsmaterial (2).
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