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Verfahren zur Herstellung von Bauelementen aus anorganischen mit Wasser
abbindenden Bindemitteln Es ist lange bekannt, mit Wasser abbindende Baustoffe,
wie Calciumsulfat mit weniger als 2 Mol Wasser im Molekül, z. B. Anhydrit, ferner
Zement, Kalk oder auch Mischungen dieser Stoffe sowie deren Mischungen mit Zuschlagstoffen
als Baumaterialien zu verwenden. Für viele Zwecke haben diese altherkömmlichen Baumaterialien
jedoch unerwünschte Eigenschaften. So sind z. B. bei Beton der auftretende Schwund
und die Haarrißbildung, seine geringe Biegezugfestigkeit, seine lange Abbindezeit
sowie seine mangelnde Gasdichtigkeit von Nachteil. Bei der Verwendung von Anhydrit
für Estriche und Platten sind sorgfältig ausgewählte, zweimal gewaschene Quarzsandsorten
zur Magerung erforderlich. Auch sind aus Anhydrit hergestellte Platten oder andere
Gegenstände gegen verschiedene Chemikalien recht unbeständig. Ferner läßt ihre Abriebfestigkeit
zu wünschen übrig. Um den Anhydrit verarbeitbar zu machen, muß bedeutend mehr Wasser
zugesetzt werden, als vom Anhydrit abgebunden werden kann. Dadurch wird die Trockenzeit
verlängert. Kalkmörtel ist nicht für alle Zwecke verwendbar. Eisenarmierter Spannbeton
hat zwar gute Zugfestigkeit, die von mit Glasrovingsträngen verarbeitetem Beton
noch übertroffen wird. Ein großer Nachteil ist jedoch die Notwendigkeit, den Rovingstrang
mit Polyesterharzen vorzuimprägnieren und ihn noch während der Polymerisationszeit
in den Beton einzubringen. Auch Epoxyharze verschiedener Art werden als Spachtelmassen
mit verschiedenen Zuschlagstoffen z. B. zur Ausbesserung alter Betonböden, zur Ausspachtelung
von Rissen und Sprüngen im Beton usw. verwendet. Ein Nachteil, den diese Kunstharze
haben, ist ihr hoher Preis und ihre schwierige Verarbeitung auf der Baustelle.
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Es ist bereits bekannt, Polyvinylverbindungen in Form ihrer Emulsionen
als Zusatzstoffe zu hydraulisch abbindendem Material zu verwenden. Die Polyvinylverbindungen
haben jedoch den Nachteil, bei Zutritt von Wasser wieder anzuquellen, wodurch die
Festigkeit des Bauelementes oder der Formkörper herabgesetzt wird.
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Es sind auch Dispersionen und Emulsionen von Epoxyharzen zum Behandeln
von Textilien und für überzüge beschrieben worden. Hierbei muß aber die Härtung
in der Hitze vorgenommen werden, wobei die Emulsionen bzw. Dispersionen zerstört
werden und wasserfreies Epoxyharz ausgehärtet wird.
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Es wurde nun gefunden, daß man Baustoffe mit hervorragenden Eigenschaften
erhält, wenn man anorganische, mit Wasser abbindende Baustoffe, wie Anhydrit bzw.
Calciumsulfat mit weniger als 2 Mol Wasser pro Mol, Zement, Kalk usw., mit einer
wäßrigen Emulsion oder Suspension versetzt, welche Epoxyharz und einen in Wasser
dispergierbaren Härter, insbesondere ein Aminamid oder ein Polyaminamid, z. B. auf
Basis gesättigter und/oder ungesättigter und/oder polymerisierter Fettsäuren, enthalten.
Diesen Mischungen können ferner noch Inertstoffe, wie Sand, Kies, Schotter, Erde,
Sägemehl, Gewebe, Glasgewebe, Pigmente, Farbstoffe, Metalloxyde, Bariumsulfat, Baryt
usw., beigefügt werden. Die Verwendung von Anhydrit oder Zement ist für diesen Zweck
besonders angezeigt. Bei den erfindungsgemäßen Baustoffen findet bei ihrer Anwendung
sowohl ein Abbinden der anorganischen Komponenten mit Wasser als auch eine Härtung
der Epoxyde mit den Härte-rn, z. B. den Aminen, statt. Durch dieses »doppelte Abbinden«
entstehen sowohl überraschend gute mechanische als auch gleichzeitig gute physikalische
Eigenschaften der neuen Baustoffe.
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Die Herstellung der neuen Baustoffe kann beispielsweise wie folgt
vorgenommen werden: Dem mit Wasser abbindenden Baurohstoff wird zusammen mit den
Zuschlagstoffen die Härteremulsion zugefügt. Nach Benetzung wird in diese Mischung
das Epoxyharz gut eingerührt. Der so erhaltene Mörtel besitzt eine plastische Konsistenz
und ist nunmehr gebrauchsfähig. Man kann bei der Herstellung des Mörtels jedoch
auch in anderer Weise vorgehen.
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Die erfindungsgemäßen neuen Baustoffe haben unter anderem folgende
Vorteile: Im Gegensatz zum altherkömmlichen Beton ist der neue Baustoff auf Betonbasis
frei von Schwundrissen; daraus resultiert eine hohe Dichte und Druckfestigkeit,
die Abbindezeit
wird verkürzt, die'- Biegezugfestigkeit erheblich
erhöht und die Gasdichtigkeit verbessert. Bei einem Zusatz von etwa 10% Kunstharz
ist der neue Baustoff völlig gas- und wasserdicht. Bei den neuen Baustoffen auf
Basis Anhydrit können beliebige Sandsorten verwendet werden, ohne daß die Festigkeitswerte
unter die, Normbedingungen absinken. Zuschläge an Quarzsand und Korund sind möglich
und ergeben Abriebfestigkeiten von z. B. 5,15. 10-4 cm/cm2/m (Prüfmaschine nach
Bauschinger), während die altherkömmliche Anhydritbindung nur einen Abrieb von z.
B. 10,65. 10-4 cm/cm2/m bringt. Beton und Anhydrit erhalten nach der neuen Methode
bei genügender Kunstharzbeimengung ausgezeichnete Chemikalienbeständigkeit,DerAnhydrit-bzw.
Zementmörtel bedarf bei der neuen Verarbeitungsweise eines weitaus geringeren Zusatzes
an Wasser, da die plastische Verarbeitungskonsistenz durch die Kunstharze erreicht
wird. Bei dem neuen Spannbeton kann der Rovingstrang ohne Polyesterharz-Imprägnierung
in den mit den Kunstharzen versehenen Betonmörtel eingelegt werden. Nach der Härtung
werden Zugfestigkeiten von mehr als 700 kg/cm2 erzielt.
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Anhydritmörtel zeigt nach der Verarbeitung mit Wasser und Hartwerden
eine Biegezugfestigkeit von 60 kg/cm2, während ein verarbeiteter Anhydritmörtel,
welcher noch 4'%, einer Kunstharzkombination, bestehend aus einem Epoxyharz, hergestellt
aus Bisphenol A und Epichlorhydrin, und einem Aminoamid, hergestellt aus Tallölfettsäure
und Tetraäthylen pentamin, enthält, eine Biegezugfestigkeit von 82 kg/cm2 hat.
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Bei der Herstellung von Gipsplatten kann ferner z. B. eine erhebliche
Menge an Sägemehl oder anderen leichten Zuschlagstoffen zugesetzt werden, wenn erfindungsgemäß
die Kunstharzmischungen zugegen sind, ohne daß die mechanische Festigkeit beeinflußt
wird. Dadurch wird erreicht, daß das Gewicht der Gipsplatten herabgesetzt, die Schall-
und Wärmeisolierung jedoch erheblich erhöht wird. Auch Form- . körper sind aus den
neuen Baustoffen vorteilhaft herstellbar, da die Kunstharzzusätze diesen gewisse
gleitende bzw. schmierende Eigenschaften verleihen, so daß die Formkörper in ihrer
Oberbäche homogener und sauberer gestaltet werden können.
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Ferner ist die Haftfähigkeit von aus den neuen Baustoffen hergestelltem
Putz auf verschiedenem Untergrund, selbst auf Holz oder sogar Glas, überraschend
gut.
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Die neuen Baustoffe sind z. B. auch verwendbar zur Herstellung von
Klinkersteinen, Schwimmbädern, Staudämmen, Staudammunterbauten, Dachkonstruktionen,
Industrieböden, bei Zugabe von Strahlung absorbierenden Stoffen, wie Bariumsulfat,
Bariumcarbonat, Bor- oder Lithiumverbindungen, beim Anlagebau von Reaktoren und
Behältern von radioaktiven Abfallprodukten; durch Einlegen der Glasrovingstränge
erhält der neue Baustoff hervorragende Eignung für Brücken- und Trägerkonstruktionen.
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Die Herstellung und Verwendung der neuen Baustoffe wird, durch die
nachfolgenden Beispiele erläutert, nicht beschränkt.
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Beispiel 1 Eine Mischung aus 1 Gewichtsteil Anhydrit-Sphtt, 2 bis
5 mm, 0,66 Gewichtsteilen Anhydrit-Splitt bis 2 mm, 0,56 Gewichtsteilen Anhydrit-Mehl
mit 1% Zinksulfat und 0,092 Gewichtsteilen Kunstharzbindung, bestehend aus 30 Gewichtsteilen
eines Aminamids, hergestellt aus Tallölfettsäure und Tetra äthylenpentamin, emulgiert
in 70 Gewichtsteilen Wasser und 50 Gewichtsteilen eines Epoxyharzes, hergestellt
aus Bisphenol A und Epichlorhydrin, wird zu einem plastischen Mörtel in einem Zyklomischer
geknetet. Dieser Frischmörtel wird nun in 2 cm Stärke im Verbund auf eine ebene
Unterlage aufgestrichen und mit der Kelle geglättet. Nach 14 Tagen zeigen entnommene
Prüflinge eine Biegezugfestigkeit von 54 kg/cm2.
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Der nicht mit Kunstharz versetzte Frischmörtel zeigt vergleichsweise
eine Biegezugfestigkeit von 20 kg/cm2.
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Nach 28 Tagen hatte die erfindungsgemäße Probe eine Biegezugfestigkeit
von 82 kg/cm2, der altherkömmliche Mörtel erreichte nach dieser Zeit eine Biegezugfestigkeit
von 62 kg.
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Beispiel 2 4,51 Betonsand und 1,51 Zement wurden mit 1,51 Kunstharzemulsion,
enthaltend 15 Gewichtsteile eines Aminamids, hergestellt aus Tallölfettsäure und
Tetraäthylenpentamin, angerührt. Dieser Mischung wurden 0,31 eines Epoxyharzes,
hergestellt aus Bisphenol A und Epichlorhydrin, zugesetzt und alles zusammen gut
vermengt. Aus diesem Frischmörtel wurden Prüflinge 4 X 4 X 16 cm hergestellt und
nach 14 Tagen die erste Prüfung vorgenommen.
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Biegezugfestigkeit . . . . . . . . . . 96 kg/cm2 Druckfestigkeit .
. . . . . . . . . . . 1200 kg/em2 Nach 28 Tagen: Biegezugfestigkeit . . . . . .
. . . . 110 kg/cm2 Druckfestigkeit . . . . . . . . . . . . 1800 kg/cm2 Beispiel
3 Der im Beispie12 angeführten Mischung wurden Glasrovingstränge zugefügt. Der Prüfling
wurde in der Zerreißmaschine mit 20 m/Sek. zerrissen und ergab eine Zugfestigkeit
von 720 kg/cm2.