CH650482A5 - Process for the manufacture of concrete or mortar - Google Patents

Description

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PATENTANSPRÜCHE

1) Verfahren zur Herstellung von Beton oder Mörtel, der mindestens ein anorganisches hydraulisches Bindemittel und mindestens einen Kunststoff enthält, zur Herstellung von gegen Schlagbeanspruchung, Abrieb und Frost-Tauwechsel unempfindlichen Bauteilen und Belägen, bei dem man die Zuschläge zuerst mit einem Teil des in gelöster und/oder dis-pergierter Form vorliegenden Kunststoffes vermischt, danach die Gesamtmenge an anorganischem Bindemittelanteil zumischt und schliesslich den restlichen Teil des Kunststoffes und Wasser zusetzt, dadurch gekennzeichnet, dass man einen Kunststoff mit einem Twx-Wert, ermittelt nach DIN 53445, von weniger als -8°C verwendet.

2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Beton oder Mörtel weitere Zusätze enthält.

3) Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Bindemittel Kalk oder Zement, insbesondere Portlandzement, Eisenportlandzement, Hochofenzement, Tonerdezement, modifizierter Portlandzement auf Basis von 1 lCaO.7Al2O3.CaF2, Grenoblezementund/oder Romanzement eingesetzt wird.

4) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kunststoff eingesetzt wird, der einen T/.mM-Wert von weniger als -15°C, insbesondere von weniger als -36eC, aufweist.

5) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff in Mengen von 3 bis 35 Gew.-%, vorzugsweise von 5 bis 20 Gew.-%, bezogen auf die Menge des Bindemittels, eingesetzt wird.

6) Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich Bitumen und/oder Teer in feinverteilter Form, vorzugsweise in Mengen von 0,5 bis 25 Gew.-%, insbesondere von 0,5 bis 10 Gew.-%, besonders bevorzugt von 1 bis 6 Gew.-%, bezogen auf die Menge des Bindemittels, eingesetzt wird.

7) Verfahren nach einem derAnsprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich die Betoneigenschaften regelnde Zusätze eingesetzt werden, vorzugsweise a) die Anmachwassermenge, insbesondere bei gleicher Verarbeitbarkeit der Mörtel- und Betonmischung, herabsetzende Stoffe, beispielsweise kationenaktive, anionenaktive oder nichtionogene Netzmittel oder Sulfitablaugen, und/ oder b) die Abbindegeschwindigkeit und/oder die Erhärtung der Mischung verändernde Stoffe, beispielsweise Glukonate, Phosphate, Citrate, Weinsäure, Bernsteinsäure, Succinate, Alkalikarbonate, Silikofluoride, Aluminate, Alkali- bzw. Erdalkalihalogenide, und/oder c) Mikroluftporen einführende Stoffe, beispielsweise Koniferenharze oder synthetische Porenbildner, beispielsweise synthetische Seifen oder Carboxylate, und/oder d) Poren enthaltende, vorzugsweise eine geschlossene Oberfläche aufweisende, Form-Körper mit Grössen von 5 p.m und darüber, insbesondere von 5 [im bis 4 mm, vorzugsweise von 10 bis 60 (xm, insbesondere Mikrohohlkörper, beispielsweise Mikrohohlkugeln, aus geblähten silikatischen Stoffen, wie z.B. Perliten, Vermiculiten und/oder Blähtonen, oder aus Kunststoffen, wie z.B. aus expandierten Polystyrolen (EPS), Polyurethanen, geschäumtem Polyäthylen und/ oder Schaumgummi.

8) Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponente(n) d) in Mengen von 1 bis 10 Vol.-%, vorzugsweise von 2,5 bis 5 Vol.-%, bezogen auf das Volumen des fertigen Betons und/oder Mörtels, eingesetzt werden.

9) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuschläge mit 30 bis 70%, insbesondere 50%, des Kunststoffes vermischt werden.

10) Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuschläge mit mindestens einem Teil, vorzugsweise 30 bis 100%, insbesondere 70 bis 100%, des Bitumens und/oder Teers und einem Teil des Kunststoffs vermischt, insbesondere umhüllt, werden, dann das Bindemittel zugemischt und anschliessend der verbleibende Rest des Kunststoffes und gegebenenfalls der restliche Teil an Bitumen und/oder Teer sowie die gewünschte Wassermenge zugesetzt werden.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Beton bzw. Mörtel für gegen Schlagbeanspruchung, Abrieb und Frost-Tauwechsel unempfindliche Bauteile und Beläge, bei dem mindestens ein anorganisches, hydraulisches Bindemittel, mindestens ein Kunststoff sowie gegebenenfalls weitere Zusätze mit Zuschlägen und Wasser vermengt werden.

Es ist bekannt, Mischungen von Zement und Kunststoffdis-persionen und gegebenenfalls Bitumenemulsionen, beispielsweise zur Herstellung oder zum Ausbessern von oberflächengeschädigten Betonen, zu verwenden. Ihre Anwendung in geschlossenen Räumen, unter Raumklimabedingungen, zeigt durchaus zufriedenstellende Ergebnisse. Gänzlich anders sind die Erfahrungen auf allen jenen Sektoren des Bauwesens, wo Beläge, Putze, Bauteile oder dergleichen grösseren Temperaturschwankungen und insbesondere Temperaturen unter 0°C ausgesetzt sind. Dies gilt insbesondere auch für horizontal verlegte Beläge, wie Betonfahrbahndecken, die, bedingt durch Salz-Streuung, oft sehr tiefen Temperaturen ausgesetzt sind, aber dennoch ihre volle Leistungsfähigkeit beibehalten sollen. Unabhängig von Temperaturschwankungen und tiefen Temperaturen zeigen Betone auf Basis von Zement und Kunststoffen, die bisher zum Einsatz gelangen, auch wenn in der Bindemittelmischung zusätzlich Bitumina Verwendung finden, nur geringe Elastizität und Zähigkeit und infolge ihrer Sprödigkeit relativ hohe Empfindlichkeit gegenüber Schlagbeanspruchung, beispielsweise durch den Schwerverkehr, und relativ hohen Abrieb, wie z.B. durch Spikes.

Diese Eigenschaften bisher bekannter Bindemittel auf der Basis von Zement und Kunststoffen machten sich sowohl bei neuaufgebrachten Belägen bzw. neu hergestellten Bauteilen, als auch insbesondere bei Ausbesserungen, beispielsweise auf Fahrbahndecken, Brücken oder dergleichen, wo Grenzflächen zwischen Altbeton und Neubeton auftreten, unangenehm bemerkbar.

Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens zur Herstellung von Betonen bzw. Mörtel, die innerhalb eines grossen Temperaturbereiches die genannten Nachteile nicht aufweisen, gegen Schlagbeanspruchung, Abrieb und häufigen Frost-Tau Wechsel wesentlich weniger empfindlich sind als bisher bekannte Betone oder Mörtel und insbesondere auch bei Temperaturen unter 0°C ein wesentlich besseres elastisches Verhalten aufweisen, als bisher verwendete Betone oder Mörtel, unter Verwendung eines Bindemittelzusatzes auf der Basis von Zement, Kunststoff und gegebenenfalls Bitumen.

Es sei ausgeführt, dass das Prinzip - Zement mit Kunststoffen und gegebenenfalls Bitumen bzw. Teer zu vermengen - in dieser allgemeinen Form in der Patentliteratur vielfach bekannt ist. Dies geht auch aus verschiedensten Druckschriften hervor. So beschreibt die DE-OS 2 116 372 ein Verfahren zum Herstellen von hochfestem Zement, bei dem ein, gegebenenfalls frühhochfester Zement mit einem makromolekularen Material, das aus ganz bestimmten Monomeren gebildet ist, die zum Aufbau ganz bestimmter Homopoly-

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mere befähigt sind, gemischt wird. Das makromolekulare Material liegt in dispergierter Form vor. Nach dem Mischen erfolgt zwingend eine Wärme- bzw. Dampfbehandlung bei 50-150°C. Es wird dort die Härtung des Kunststoffes während des Abbindens des Zementes erreicht. s

Die DE-OS 2 449 211 beschreibt einen zementgebundenen Baustoff, der als wesentliche Bestandteile Zement und einen Polymerisat-Kunststoff, z.B. Polyacrylat, sowie zwingend ein Entschäumungsmittel, das in Mengen bis zu 4,0 Gew.-%, bezogen auf die Zementmenge, vorliegen soll, enthält. Die io DE-OS beschreibt an keiner Stelle das erfmdungsgemäss zu lösende Problem, gegen Schlagbeanspruchung, Abrieb und insbesondere gegen Frost-Tauwechsel-Beanspruchung unempfindliche Bauteile und Beläge herzustellen.

In der DE-OS 1 671 078 ist ein Verfahren zur Verbesserung is von Beton beschrieben, bei dem im Verlauf der Betonherstellung Poly vinylacetat, also ein ganz bestimmter und üblicher Kunststoff als wässerige Emulsion, als emulgierbares Pulver oder in Form eines plastifizierten Copolymerisates zugegeben wird. 20

Die DE-OS 1 935 507 beschreibt, ohne das Ziel und die Problematik der vorliegenden Erfindung, einen schlagfesten und Frost-Tau wechselbeständigen Beton und/oder Mörtel zu schaffen, im Auge zu haben, einen Zusatz zu Beton oder Mörtel, der zwingend einen bestimmten Zement, nämlich 25 Portlandzement, als Hauptkomponente enthält. Dieser Zusatz muss ebenfalls zwingend eine «sulfitische Flüssigkeit» in Kombination mit ganz bestimmten Poly(äthylen-propylen)glycolen enthalten.

In allen bisher genannten Offenlegungsschriften ist im 30 übrigen ein eventueller Zusatz von Bitumen und/oder Teer in die Kunststoff enthaltende Beton- bzw. Mörtelmischung nicht erwähnt.

Dies gilt auch für die CH-PS 485 612, in der eine Zement und Zuschlagstoffe sowie Kunststoff enthaltende Baustoff- 35 mischung beschrieben ist, die als Zusatz zwingend Glucon-säure und/oder deren Derivate enthalten soll. Es wird in den Unteransprüchen eine Reihe von in Frage kommenden Kunststoffen aufgezählt.

Die DD-PS 49 228 hat ein Verfahren zur Herstellung eines 40 Baustoffes zum Gegenstand, bei dem die Bindemittel mit einer Emulsion bituminöser Stoffe versetzt werden, hier ist der Zusatz eines Kunststoffes gar nicht vorgesehen. Auch ist das Ziel des Verfahrens der DD-PS ein anderes als gemäss der Erfindung. 45

In der DD-PS 47 324 ist ein Verfahren zur Verkürzung der Austrocknungszeiten und Herabsetzung der Verarbeitungstemperaturen bis -3°C bei Betonestrichen beschrieben, bei dem der Frischbetonmischung ein Gemisch aus einer Bitumenemulsion, Poly vinylacetat und zwingend Calciumchlorid so zugesetzt wird. Bekanntlich ist der Zusatz von CaCk in fast allen Ländern im Hinblick auf die korrodierende Wirkung auf die Stahleinlagen für Stahl- und Spann-Beton sogar verboten.

Obwohl hier eine Kombination von Zement, Bitumen und 55 Kunststoff vorgesehen ist, ist das Ziel des Verfahrens gemäss der DD-PS nur die Herabsetzung der Verarbeitungstemperatur, nicht jedoch die Erreichung einer hohen Flexibilität bei niederen Temperaturen und Frost-Tauwechselbedingungen.

Es sei also nochmals betont, dass die erfindungsgemäss zu 60 lösende Aufgabe darin bestand, Baustoffmischungen für Bauteile und Beläge zu schaffen, die Temperaturen von unter 0°C ausgesetzt sind und/oder, was noch viel wichtiger ist, sowohl durch Wechsel zwischen Frieren und Auftauen bei Einwirkung von Streu- und Tausalz bei sehr niedrigen Tem- 65 peraturen hoch beansprucht werden als auch bei allen Temperaturen die erfindungsgemässen Eigenschaften, also die Elastoplastizität, immer erhalten bleibt. Unter diesen,

bekanntlich sehr extremen Bedingungen sollen Schlagbean-spruchungs-Fähigkeit und Abriebfestigkeit der herzustellenden Bauteile und Beläge im wesentlichen jene Werte haben, wie sonst bei üblicher Temperatur bei Zusammensetzungen des Betons oder Mörtels, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind. Nun ist keine der Baustoffmischungen gemäss den bisher bekannten Veröffentlichungen zur Erreichung des Effektes imstande, der erfindungsgemäss angestrebt wird. Erst durch die ganz gezielt für die Lösung des Problems hergestellten an die extremen Bedingungen, die nach dem Einbau auftreten, angepassten unten näher beschriebenen Baustoffmischungen, konnte der gewünschte Effekt erreicht werden. Es wurde nämlich gefunden, dass in der Baustoffmischung nicht irgendein Kunststoff aus der Vielzahl der üblicherweise erhältlichen und verwendeten Polymeren vorhanden sein muss, und dass es auch nicht ausreicht, davon gegebenenfalls einen elastischen oder plastischen Kunststoff auszuwählen und einzusetzen, sondern vielmehr mussten hier Kunststoffe zum Einsatz gebracht werden, die bis vor kurzem praktisch nicht erhältlich waren, und neue, nicht bekannte und unübliche Eigenschaften aufweisen.

Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahren zur Herstellung von Beton oder Mörtel, der mindestens ein anorganisches hydraulisches Bindemittel und mindestens einen Kunststoff enthält, zur Herstellung von gegen Schlagbeanspruchung, Abrieb und Frost-Tau Wechsel unempfindlichen Bauteilen und Belägen, bei dem man die Zuschläge zuerst mit einem Teil des in gelöster und/oder dispergierter Form vorliegenden Kunststoffes vermischt, danach die Gesamtmenge an anorganischem Bindemittelanteil zumischt und schliesslich den restlichen Teil des Kunststoffes und Wasser zusetzt, dadurch gekennzeichnet, dass man einen Kunststoff mit einem T\max-Wert, ermittelt nach DIN 53445, von weniger als -8°C verwendet.

Beim erfindungsgemässen Verfahren wird ein Bindemittelansatz eingesetzt, der mindestens ein hydraulisches Bindemittel, wie z.B. Kalk oder Zement, mindestens einen, vorzugsweise in feinverteilter Form vorliegenden, Kunststoff, und gegebenenfalls in feinverteilter Form vorliegende bituminöse Stoffe und gegebenenfalls weitere Zusätze enthält. Als anorganische hydraulische Bindemittel werden insbesondere Portlandzement üblicher Zusammensetzung, Eisenportlandzement, Hochofenzement, Tonerdezement, modifizierter Portlandzement auf Basis von 1 lCa0.7Ah03..CaF2, Greno-blezement und/oder Romanzement eigesetzt. Das bzw. der gegebenenfalls zusätzlich enthaltene Bitumen und/oder Teer liegt in gemahlener, trockendispergierter, flüssigkeitsdisper-gierter und/oder gelöster Form vor.

Zur Erläuterung sei ausgeführt, dass unter T/.max jene Temperatur zu verstehen ist, bei der bei einem Kunststoff das logarithmische Dekrement der Torsionsschwingungsdämp-fung, beim Test nach DIN 53445 ein Maximum durchläuft. Diese Bestimmung des Twx-Wertes ist beispielsweise in der Firmenschrift «Acrylharzdispersionen», Röhm, Pkt. 5 S. 9,10 beschrieben.

Es sei betont, dass der erfindungsgemäss eingesetzte Bindemittelansatz einen ganz gezielt ausgewählten, «fertigen» Kunststoff enthält, der während des Abbindens des Zementes nicht mehr auszuhärten braucht. Es ist also eine Dampfbehandlung oder Behandlung des gemischten Betons oder Mörtels mit Wärme zur Polymerisation erfindungsgemäss daher nicht vorgesehen und nicht nötig.

Im Gegensatz zum beispielsweise in Baustoffmischungen eingesetzten plastifizierten PVA (DE-OS 1 671 078) ist bei den erfindungsgemäss einzusetzenden, Tieftemperaturkleb-rigkeit aufweisenden, Kunststoffen ein Austreten des Plastifi-zierungsmittels nicht möglich, da es nicht vorhanden ist.

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Dieses «Ausschwitzen» bzw. Austreten würde zu einer Ver-sprödung führen, der niedrige T?,max-Wert hingegen ist eine dem Kunststoff selbst innewohnende Eigenschaft, so dass Veränderungen durch Alterung nach dëm Einbau praktisch ausgeschlossen sind und die Eigenschaften des erfindungsgemässen Betons sich unabhängig von der Temperatur und vom Alter in weiten Bereichen nicht ändern.

Durch den erfindungsgemässen Einsatz von Kunststoffen mit einem niedrigen Txmax-Wert wird weiters ganz allgemein eine für die Haltbarkeit von Betonen oder Mörteln auch in dünnen Schichten, die jeweils der Stärke des Grösstkornes der Zuschläge entsprechend über 0,5 mm, beispielsweise von etwa 1 bis 40 mm, betragen können, entscheidende Elastizität erreicht, die sich bei Schlag- und Stossbeanspruchung in einer stark dämpfenden Wirkung zeigt. Weiters Hess sich feststellen, dass bei Ausbesserungen wesentlich geringere Spannungen in den Grenzflächen Alt- und Neubeton, die beispielsweise durch das Schwinden des hydraulischen Bindemittels bei der Hydratation und durch die Längenänderung bei Temperaturveränderungen verursacht werden, auftreten.

Waren die bisher eingesetzten Bindemittelansätze auf Basis Zement, Kunststoff und gegebenenfalls Bitumen bei Raumtemperatur oder darüber noch einigermassen tragbar, so ermöglichen die erfindungsgemäss verarbeiteten Bindemittelansätze die Herstellung von Belägen und Bauteilen, die auch bei Temperaturen unter 0°C und je nach Wahl des Kunststoffes auch weit darunter ihre Elastizität beibehalten und daher gegen Stoss-, Schlag- und Abriebbeanspruchung sowie Frost-Tauwechselbeanspruchung unempfindlich sind.

Durch die erfindungsgemässen Zusätze bzw. deren Kombination können einerseits die Beton- bzw. Mörteleigenschaften in weitem Temperaturbereich (-36 bis +80°C) praktisch konstant gehalten, anderseits können durch die erfin-dungsgemässe Kombination der E-Modul und somit die gewünschten Beton- bzw. Mörteleigenschaften im vorhinein - den Anforderungen entsprechend - genau angepasst werden.

Abgestuft nach dem jeweiligen Verwendungszweck und auch der bei Raumtemperatur erwünschten Elastizität wird der T/.max- Wert des im Bindemittelansatz enthaltenen Kunststoffes gewählt. Für die Herstellung von Belägen in geschlossenen, aber ungeheizten Räumen, z.B. für Beläge in Garagen, Hallen oder dergleichen, sind alle Kunststoffe mit einem Txmax-Wert von kleiner als -8°C geeignet, wobei dieser Wert auch nur geringfügig unter -8°C liegen kann.

Werden Betone für Bauteile und Beläge benötigt, die bei tiefen Temperaturen keiner Einwirkung von Salz infolge Streuung unterworfen sind, also keine extremen Tieftemperaturen aushalten müssen, so hat sich der Zusatz eines Kunststoffes mit einem Txmax-Wert von -15°C oder darunter als vorteilhaft erwiesen.

Für Beläge und Bauteile, die infolge Salzstreuung und dadurch hervorgerufener Gefrierpunktserniedrigung extrem tiefen Temperaturen ausgesetzt sind, hat sich der Einsatz eines Kunststoffes bewährt, dessen Txmax-Wert unter -36°C liegt.

Die erfindungsgemäss hergestellten Betone bzw. Mörtel, die die angeführten Kunststoffe mit niedrigem Txmax-Wert enthalten, zeigen die bisher beobachteten Mängel, wie Zersplittern bei Schlagbeanspruchung und Versprödung in der Kälte nicht, da durch den Kunststoff je nach gewähltem Txmax-Wert die ursprüngliche Elastizität über den gesamten, jeweils gewünschten Gebrauchstemperaturbereich ohne nennenswerte Änderungen beibehalten wird.

Ausserdem zeigte sich bei Untersuchungen der überraschende Effekt, dass bei Normal temperate, bei der Verwendung von Kunststoffen mit Txmax-Werten von insbesondere, unter -15°C, die erforderliche bzw. jeweils gewünschte Elastizität durch Zugabe wesentlich geringerer Mengen an Kunststoff erzielt werden kann, als bei Mischungen, die Kunststoffe enthalten, deren T/.max-Wert höher liegt.

Die Einsparungen betragen beispielsweise bei einem Taxwert von -15 °C, wie sich zeigte, etwa 40% und lassen sich bei Absinken des Txmax-Wertes des in der Bindemittelmischung eingesetzten Kunststoffes noch wesentlich steigern.

Es können die verschiedensten Klassen von Kunststoffen, also reine Polymerisate, aber auch Misch- und Co-Polymerisate in den erfindungsgemässen Bindemitteln Verwendung finden, wenn sie nur dem Kriterium eines Txmax-Wertes, der unter dem, dem jeweiligen Verwendungszweck entsprechenden, oben angeführten Txmax-Wert liegt, genügen. Nur beispielhaft seien genannt: reine Acrylharze, Olyacrylate, Acrylsäureester, Styrol-Butadienharze, Butadienharze, Poly-vinylester (z.B. Acetate oder Chloride) und Copolymere der genannten Harze.

Der niedrige T/.max-Wert lässt sich insbesondere durch Abbrechen der Polymerisation bei bestimmter Kettenlänge erreichen. Das bringt den Vorteil, dass diese Harze im wesentlichen nicht teurer sind als die bisher in Bindemittelmischungen verwendeten. Es ist auch möglich, den Txmax-Wert durch Zugabe von Weichmachern zu senken, solche Kunststoffe sind aber, da sich im Laufe der Zeit der Weichmacher ausscheidet, für die oben beschriebenen Zwecke nicht verwendbar.

Was die Mengen Kunststoff in den erfindungsgemäss eingesetzten Bindemittelansätzen betrifft, so haben sich Mischungen als vorteilhaft erwiesen, in denen der Kunststoff in Mengen von 3-35 Gew.-%, vorzugsweise von 5-20 Gew.-%, bezogen auf die Menge des anorganischen Bindemittels, enthalten ist.

Die Menge Bitumen und/oder Teer im Bindemittelansatz beträgt vorteilhaft von 0,5 - 25 Gew.-%, insbesondere von 0,5 - 10 Gew.-%, und vorzugsweise von 1-6 Gew.-%, bezogen auf die Menge des anorganischen Bindemittels. Günstig kann es weiters auch sein, wenn der Bindemittelansatz neben Zement, Kunststoff und gegebenenfalls Bitumen und/oder Teer die Betoneigenschaften regelnde Zusätze enthält, vorzugsweise a) die Anmachwassermenge, insbesondere bei gleicher Verarbeitbarkeit der Mörtel- und Betonmischung, herabsetzende Stoffe, beispielsweise kationenaktive, anionenaktive oder nichtionogene Netzmittel oder Sulfitablaugen und/oder b) die Abbindegeschwindigkeit und/oder die Erhärtung der Mischung verändernde Stoffe, beispielsweise Glukonate, Phosphate, Citrate, Weinsäure, Bernsteinsäure, Succinate, Alkalicarbonate, Silikofluoride, Aluminate, Alkali- bzw. Erdalkalihalogenide c) Mikroluftporen einführende Stoffe, wie beispielsweise natürliche Koniferenharze oder synthetische Porenbildner, beispielsweise synthetische Seifen oder Carboxylate und/ oder d) Poren enthaltende, vorzugsweise eine geschlossene Oberfläche aufweisende, Form-Körper mit Grössen von etwa 5 |i.m und darüber, insbesondere von 5 um bis 4 mm, vorzugsweise von 10 bis 60 Jim, insbesondere Mikrohohlkörper, beispielsweise Mikrohohlkugeln, aus geblähten silikatischen Stoffen, wie z.B. Perliten, Vermiculiten und/oder Blähtonen oder aus Kunststoffen, wie z.B. aus expandierten Polystyrolen (EPS), Polyurethanen, geschäumtem Polyäthylen und/ oder Schaumgummi.

Die Menge des Zusatzes d) beträgt vorzugsweise 1 bis 10 Vol.-%, insbesondere von 2,5 bis 5 Vol.-%, bezogen auf das Volumen des fertigen Betons und/oder Mörtels.

Ein besonders günstiges Verhalten der fertigen Mörtel oder Betone wird erreicht, wenn die Zuschläge zuerst mit 30 - 70%, insbesondere etwa 50%, des Kunststoffes in gelöster und/

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oder dispergierter Form vermischt, insbesondere umhüllt, werden, danach die Gesamtmenge anorganisches Bindemittel zugemischt, und schliesslich der jeweils restliche Teil des Kunststoffes und gegebenenfalls die gewünschte Wassermenge zugesetzt wird.

Enthält der Bindemittelansatz noch zusätzlich Bitumen, so ist es vorteilhaft, wenn die Zuschläge mit mindestens einem Teil, vorzugsweise 30 - 100%, insbesondere 70 - 100%, des Bitumens und/oder Teers und vorzugsweise 30 - 70%, insbesondere etwa 50%, des Kunststoffes vermischt, insbesondere umhüllt, werden, danach die Gesamtmenge anorganisches Bindemittel zugemischt und schliesslich der jeweils restliche Teil oder die Gesamtmenge des Kunststoffes und gegebenenfalls der restliche Teil des Bitumens und/oder Teers und gegebenenfalls die gewünschte Wassermenge zugesetzt werden.

Die Erfindung wird anhand der nachstehenden Versuchsbeispiele, die in Tabellenform zusammengefasst sind, erläu-tert:

Beispiele 1-14

Zement, gelöster und/oder dispergierter Kunststoff(e) und gegebenenfalls Bitumenemulsion(en) wurden in den aus der folgenden Tabelle ersichtlichen Mengen mit den in trockener Form und mit einer Kornzusammensetzung nach ÖNorm B

3304 vorliegenden Zuschlägen im Zwangsmischer mit dem zur Erreichung der erforderlichen Verarbeitungskonsistenz benötigten Wasser in der oben angegebenen Reihenfolge gemischt und in die Prüfkörper eingebaut.

s Die Lagerung bis zur Prüfung erfolgte unter Normklima. Zur Bestimmung der mechanischen Eigenschaften (E-Modul) bei tiefen Temperaturen wurden die Prüfkörper 4 Stunden vor der Prüfung gefrostet.

Die Frost-Tauwechselbeanspruchung bei gleichzeitiger io Schlageinwirkung erfoglte in nachstehender Weise:

Sämtliche in der Tabelle angeführten Zement- und Kunststoffmischungen mit oder ohne Bitumenemulsionen wurden auf einen Normalbeton, der der Mischung 1) entsprach, in einer Schichtdicke von 4 cm appliziert und nach dem is Erhärten der Frosteinwirkung im Gefrierschrank ausgesetzt, wobei nach einer Gefrierzeit von 4 Stunden die Probekörper während einer Stunde im 50°C warmen Wasser zwischengelagert wurden. Halbstündlich erfolgte durch Herausnahme der Prüfkörper die Schlagbeanspruchung durch Prellen mit 20 dem Gerät nach Schmidt. Dieser Behandlungszyklus wurde bis zum Loslösen oder Zersplittern des Neubetons fortgesetzt. Überschritt die Haltbarkeit der Mischung 70 Frost-Tauwechselzyklen, unter gleichzeitiger Schlagbeanspruchung, wurde der Versuch abgebrochen.

Tabelle

No. Zement Kunststoffe kg/m3 FB berechnet auf dem Trockengewicht

Art kg/m3 FB

W/Z-Wert

Raumgewicht kg/m3

TX max. Wert°C DIN 53445

frisch

7"

28d

1

400

_

_

-

0,45

2448

2440

2435

2

400

reines Acrylharz

40

+56

0,45

2443

2441

2438

3

400

Styrol

40

+21

0,45

2441

2436

2430

Butadien

4

400

Acrylsäureäthylester

40

+ 18

0,45

2440

2430

2425

5

400

Acrylsäureäthylester

40

-18

0,45

2438

2431

2428

6

400

Acrylsäurebutylester

40

-46

0,45

2442

2432

2424

7

400

Styrol

40

-70

0,45

2390

2380

2374

Butadien

8

400*

Acrylsäurebutylester

30

+ 18

0,47

2320

2300

2280

9

400*

Acrylsäurebutylester

30

-40

0,47

2310

2302

2284

10

400

Acrylbutylester

25

-46

0,49

2445

2450

2443

11

400

-

-

-

0,45

2450

2445

2438

12

400

Vinylacetat

40

-42

0,45

2220

2212

2198

Äthylen,Virylchlorid

13

400

Acrylsäurebutylester

100

-25

0,31

2305

2300

2286

14

400**

Acrylpropylester

20

-40

0,30

2198

2140

2100

* zusätzlich 1,5% einer 60%igen Bitumenemulsion bezogen auf das Frischraumgewicht.

** zusätzlich 10% einer 60%igen Bitumenemulsion bezogen auf das Frischraumgewicht.

Tabelle 1. Forts.

No. Druckfestigkeit kp/cm2

Prüftemperatur nach Lagerung bei +20°C

+20°C — 15°C -36°C

2h 7d 28d 2h 7d 28" 2h 7d 28d

1 112 390 425 -

2 118 412 500 -

3 74 240 304 -

4 84 260 330 -

5 72 224 312 -

6 69 200 300 -

381 424 - 396 444

450 548 - 481 561

285 321 - 318 378

305 366 - 350 420

248 364 - 311 382

201 298 - 220 312

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b

Tabelle I (Fortsetzung)

No. Druckfestigkeit kp/cm2

Prüftemperatur nach Lagerung bei +20°C

+20°C — 15°C —36°C

2h

7d

28d 2h

7d

28d 2h

7d

28d

7

44

112

138 -

117

141 -

121

136

8

55

201

280 -

244

312 -

340

430

9

54

177

244 -

188

260 -

198

271

10

90

220

315 -

246

338 -

260

350

11

-

300

406 -

312

404 -

340

412

12

-

116

121 -

198

212 -

248

260

13

-

180

190 -

185

200 -

196

204

14

-

100

112 -

160

174 -

240

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Tabelle 2. Forts.

No. Elastizitätsmodul (statisch) kp/cm2 nach ÖNorm B 3303 Prüftemperatur nach Lagerung bei +20°C

+20°C — 15°C

7d 28d 7d 28d

1

245.000

320.000

248.000

324.000

2

212.000

318.000

242.000

358.000

3

140.000

160.000

205.000

212.000

4

152.000

206.000

230.000

321.000

5

112.000

118.000

120.000

127.000

6

98.000

100.000

100.000

102.000

7

60.000

64.000

61.000

64.000

8

100.000

120.000

205.000

291.000

9

50.000

52.000

50.000

51.000

10

125.000

140.000

134.000

160.000

11

232.000

310.000

230.000

314.000

12

112.000

122.000

146.000

160.000

13

68.000

69.000

69.000

70.000

14

12.000

13.000

48.000

49.000

Tabelle 3. Forts.

No. Elastizitätsmodul (statisch) kp/cm2 nach ÖNorm B 3303 Prüftemperatur nach Lagerung bei +20°C

-36°C

Anzahl der Frost-Tausalz-perioden und zusätzlicher Schlageinwirkung

Zementart

-15°C

-36°C

7d

28d

1

252.000

333.000

-

-

modifizierter

2

271.000

364.000

4

2

Portlandzement

3

248.000

280.000

4

3

auf Basis von

4

265.000

357.000

4

3

llCa.07Ah03.CaF2

5

164.000

204.000

>70

4

6

112.000

116.000

>70

>70

7

78.000

80.000

>70

>70

8

288.000

364.000

4

1

9

60.000

64.000

>70

>70

10

180.000

200.000

>70

28

11

242.000

324.000

-

-

Portlandzement

12

242.000

228.000

>70

>70

PZ375

13

71.000

72.000

>70

>70

14

81.000

82.000

>70

>70

7

650482

Die Ver-suche zeigen, geordnet nach der Nummer der Tabelle, im wesentlich folgendes:

1) zeigt die mechanischen Werte eines zementgebundenen Betons ohne Zusätze und das Elastizitätsverhalten unter den Temperaturbedingungen bei 20°C, -15°C und -36°C.

2) Bei Zusatz einer Dispersion, bestehend aus reinem Acrylharz, dessen Txmax-Wert bei +56°C liegt, ist die Elastizität bei +20°C dem des Untergrundes nahezu gleich; in der Kälte, also schon bei -15°C, versprödet der Kunststoffanteil und damit der Belag, die Frost-Tau-Perioden liegen bei 2-4.

3) + 4) zeigen im wesentlichen ähnliche Ergebnisse, obwohl der T/.max-Wert gegenüber 2) abgesenkt ist.

5) Durch die Verwendung von Kunststoffen mit einem Ttax-Wert von -18°C wird die Elastizität des Betons auch in der Kälte (bei -15°C) nicht unvorteilhaft verändert.

6) + 7) zeigen, dass infolge der wesentlich tieferliegenden Txmax-Werte Elastizitätsveränderungen in der Kälte nicht ausgeprägt auftreten.

8) Dem System Zement/Kunststoff wurde zusätzlich Bitumenemulsion zugemischt, die zwar bei Normaltemperaturen die Elastizität stark verbessert, aber infolge des thermoplastischen Charakters des Bitumens bei tieferen Temperaturen den Belag dennoch versprödet.

9) Durch die Verwendung von Kunststoffen mit einem Txmax-Wert von -40°C bleiben die guten Elastizitätseigen-

5 Schäften bis zur tiefsten Prüftemperatur trotz sonst üblicher Versprödung des Bitumens voll erhalten.

10) Dieses Beispiel demonstriert die Möglichkeit, durch die Verwendung von Kunststoffen mit niederen Txmax-Werten zur Erreichung gleicher Elastizitätswerte gegenüber solchen io mit hohem Txmax-Wert Kunststoff in einer Menge von etwa 40% einzusparen (siehe Vergleich zu Beispiel 4).

11) ist ein Vergleichsbeispiel wie 1), jedoch ist als Zement anstelle von modifiziertem Portlandzement auf Basis von Ci i A7CaF2 Portlandzement 375 eingesetzt worden.

is 12) zeigt, dass das Kriterium der Kälteelastizität durch den TW-Wert, unabhängig von der Kunststoffart, gegeben ist.

13) Durch höhere Anteile an Kunststoffen entstehen hoch-oder plasto-elastische Beläge mit hervorragender Kälteelastizität.

20 14) Durch Zusammenwirken von Kunststoffen mit niederen Txmax-Werten und höherem Bitumenanteil bleibt die Kälteelastizität trotz Versprödung des Bitumens gewährleistet.

B