DE4421970A1 - Fugenmaterial - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Fugenmaterial für die Verfugung von Naturstein- oder Kunststeinbelägen, insbesondere von Pflastersteinbelägen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Stand der Technik

Fugenmaterialien werden auch als Fugenmörtel oder Vergußmassen bezeichnet und zum Füllen von Zwischenräumen (Fugen) verwendet. Dabei dient das Verfugen unter anderem dem Ausgleich von durch Temperaturwechsel bewirkten Ausdehnungen und Zusammenziehungen der den Zwischenraum bildenden Baustoffe wie Beton, Naturstein, Kunststein und ähnlichem, um die Fugen auch dann geschlossen zu halten, wenn die angrenzenden Wände ihre Lage zueinander verändern. Da sich der zu füllende Raum bei Wärme verengt bzw. bei Kälte erweitert, müßte ein ideales Fugenmaterial sein Volumen entgegen den Gesetzen der Physik bei Wärme verkleinern und bei Kälte vergrößern. Um dieses Problem zu lösen, sind bituminöse Vergußmassen bekanntgeworden, die aufgrund ihres plastischen und elastischen Verhaltens eine gewisse Anpassung an die sich ändernde Fugenbreite vornehmen können. Derartige bituminöse Vergußmassen werden jedoch meist nur im Straßenbau oder bei Großpflasterbelägen verwendet, da der Bitumenanteil bei Wärmeeinwirkung eine klebrige, gummiartige Fuge bildet, die auf normalen Pflastersteinbelägen nicht anwendbar ist.

Bei üblichen Pflastersteinbelägen mittels Natursteinen und heute insbesondere verwendeten Betonpflastersteinen erfolgt die Verfugung nach wie vor im allgemeinen durch eine lose Sandfüllung oder mittels zementgebundenem Mörtel. Sandgefüllte Fugen haben zwar den Vorteil, daß ein problemloser Ausgleich der Fugenbreite aufgrund von Wärmeausdehnungen erfolgen kann. Nachteilig ist jedoch, daß beim Reinigen derartiger Flächen mittels Kehrmaschinen oder auch durch ein manuelles Abkehren der Sand aus den Fugen herausgekehrt wird, wobei Kehrmaschinen häufig saugend arbeiten. Auch starke Niederschläge oder sonstige Wasserbeeinflussung können den Sand herausspülen, so daß die Fugen sich ständig vergrößern und gegebenenfalls mit Verschmutzung besetzt werden. Eine unsachgemäße Verfugung kann auch die Unfallgefahr im Zusammenhang mit zu kleinen Damen-Schuhabsätzen erhöhen.

Die Verwendung von zementgebundenen Mörtelverfugungen haben den Nachteil, daß eine ausgehärtete Zementverfugung wenig elastisch ist und das Pflaster bereits beim Einbringen des Mörtels stark verschmutzt wird. Diese Verschmutzung läßt sich nicht mehr oder nur sehr schwierig beseitigen. Durch Tausalz und Frosteinwirkung platzen derartige Fugen häufig wieder auf, so daß Reparaturarbeiten erforderlich sind. Mörtel- und Betonreste haften jedoch derart stark an den Pflastersteinen an, daß eine manuelle Reinigung dieser Steine sehr aufwendig und teuer ist. Im allgemeinen muß deshalb das Pflaster bei Reparaturarbeiten ersetzt werden.

In jüngster Zeit sind auch kunstharzgebundene Verfugungsmassen bekanntgeworden, die sehr dauerbeständig sind. Aufgrund des hohen Kunstharzanteils zur Bildung eines elastischen Materials werden die Steine beim Einbringen der Verfugungsmasse ebenfalls zwangsläufig verschmiert, wobei die Verfugungsmasse noch stärker an den Steinen anhaftet als beispielsweise Zementmörtel. Darüber hinaus sind derartige kunstharzgebundene Verfugungsmassen außerordentlich teuer.

Aus der DE 25 32 673 B1 ist ein feinkörniger Zuschlagstoff für Kunstharzbeton oder Kunstharzmörtel bekannt geworden, der zur Herstellung von Formteilen oder Fertigteilen aller Art sowie für Wand- und Bodenbeschichtungen eingesetzt werden kann. Dabei wird ebenfalls natürlicher klassierter Quarzsand sowie gemahlener Quarzsand (Quarzmehl) in verschiedenen Körnungen mittels eines Reaktionsharzbinders vermischt. Aufgrund der sehr speziellen Auswahl verschiedener Einkorngrößen zur Herstellung einer dichtesten Kugelpackung ist dieses Ausgangsmaterial sehr aufwendig und zur Verwendung als Fugenmaterial nicht geeignet.

Aus der weiterhin bekannten EP 0 146 098 A2 ist ein Material zur Herstellung einer flüssigkeitsabweisenden Schicht bekannt geworden, bei welchem Körner von einem Binder ummantelt und miteinander verklebt sind, wobei der Binder aus einem mit einer Zusatzkomponente aushärtenden Kunststoff besteht. Als Ausgangsprodukt wird ebenfalls Quarzsand verwendet, dem Blähton und Polystyrol als Mischungskomponente hinzugefügt werden. Der Anteil des Binders soll ca. 2 Vol.% betragen.

Es ist nicht erkennbar, inwieweit ein solches Material auch als Fugenmaterial einsetzbar ist, da bezüglich den einzelnen Bestandteilen nur grobe Angaben vermittelt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verfugungsmasse bzw. ein Fugenmaterial bereitzustellen, welches kostengünstig ist und insbesondere eine leicht zu verarbeitende, abriebfeste und witterungsbeständige Verfugungsmasse bildet.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Fugenmaterial der einleitend bezeichneten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

In den Unteransprüchen sind vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildungen der im Anspruch 1 angegebenen Neuerung enthalten. Der zusätzliche Verwendungsanspruch beinhaltet eine sachgemäße Verwendung des beanspruchten Fugenmaterials.

Vorteile der Erfindung

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß optimale Ergebnisse durch eine Kombination der herkömmlichen Verfugungsart mittels reiner Sandverfugung und einer Verfugung mittels Kunststoffzusätzen zweckmäßig ist. Dabei bildet eine Sandverfugung eine optimale Anpassung an Zwischenräumen und insbesondere an sich ändernden Fugenabständen, da eine Sandfüllung eine quasi flexible elastische Masse bildet. Um die Nachteile der reinen Sandfüllung zu vermeiden, sieht die vorliegende Erfindung jedoch vor, daß eine Zwangsbindung zwischen den einzelnen Sandpartikeln vorgenommen wird, wobei dennoch ein elastisches Verhalten beibehalten werden soll. Dabei werden nur solche Materialien verwendet, die die Steinoberfläche des Pflastermaterials nicht angreifen und insbesondere keine störende Rückstände am Pflaster erzeugen, so daß stets saubere Oberflächen erhalten bleiben. Dabei ist es insbesondere von Vorteil, daß auch bei Durchführung von Reparaturen oder Änderungen das bestehende Pflaster ohne Probleme wieder verwendet werden kann, da keine störende Rückstände am Pflaster vorhanden sind. Durch die elastische Verbindung des Fugenmaterials wird die Verfugung kehr- und saugmaschinenfest. Aufgrund der Eigenschaften des sandförmigen Grundmaterials bleibt das Fugenmaterial frost- und tausalzbeständig. Das Fugenmaterial eignet sich deshalb zur Verfugung sowohl neuer als auch alter Pflastersteinflächen und bildet eine dauerhafte und preiswerte Lösung für die Verfugung von Pflastersteinflächen.

Das erfindungsgemäße Fugenmaterial hat demnach den Vorteil einer sehr leichten Verarbeitbarkeit, wobei sehr kurze Mischzeiten bei einer verbesserten Durchmischung erzielt werden. Gegenüber herkömmlichen Verfugungsarten wird eine 1,5 bis 2fache Härte erreicht, d. h. es findet kein Ausbrechen z. B. eine Zementfüllung und auch kein Ankleben an einem Stein statt. Das verwendete Bindemittel stellt ein fertiges Gemisch dar, welches auch als Primer, d. h. als Grundierung verwendet werden kann, um so z. B. eine Art "Klebeverbindung" mit der Oberfläche oder einer Steinflanke herzustellen. Das Bindemittelgemisch zeigt auch verbesserte Eigenschaften hinsichtlich einer geringen Feuchtigkeits- oder Naß- Empfindlichkeit bei Regen usw., d. h. durch solche äußeren Einflüsse wird die Erhärtung des Gemisches allenfalls verzögert, jedoch nicht unterbrochen.

Weitere Einzelheiten und Vorteile ergeben sich aus dem nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Beschreibung eines Ausführungsbeispiels

Die Erfindung wurde aufgrund von umfangreichen Versuchen und Entwicklungen aufgefunden, wobei der grundlegende Gedanke in einer möglichst angelehnten Verwendung von üblichen Sandverfugungen liegt. Um eine gewisse Bindung und Verfestigung der Sandbestandteile zu erhalten, wurde die Verwendung von Polymeren als Bindemittel einer Quarzsandmischung angestrebt. Solche Materialien sind beispielsweise zur Verwendung als Estrich bekannt, wie dies die DE 39 32 743 C1 oder auch die EP 0 294 501 B1 auf diesem Gebiet zeigt. Von Estrichen zur Verlegung im Innenraumbereich und insbesondere beispielsweise zur Überdeckung von Fußbodenheizungen oder dergleichen werden jedoch völlig andere Materialeigenschaften verlangt, als dies bei der Verfugung von Pflastersteinen der Fall ist. Insbesondere werden an solchen Materialien nicht die eingangs erwähnten Anforderungen gestellt.

Zur Erreichung der gestellten Anforderungen und der gewünschten Ergebnisse wurde deshalb ein Gemisch aus Quarzsand unter Zugabe von Feinstsand und einem Polymer- Bindemittel entwickelt, welches hervorragende Eigenschaften zeigt. Dabei kann vorzugsweise noch ein zusätzliches Haftmittel zugeführt werden.

Der hohe Anteil von ca. 75 bis 90 Gew.%, insbesondere von 85 Gew.% Quarzsand, d. h. natürlichen, klassierten Quarzsand ergibt einen Grundbaustoff, der sandähnlich aufgebaut ist und demzufolge am ehesten die Eigenschaften einer herkömmlichen Sandverfugung aufweist. Dabei wird ein gewaschener und getrockneter Quarzsand verwendet, wobei 40 bis 50% dieses Bestandteils eine Körnung von vorzugsweise 0,1 bis 0,45 mm Korngröße aufweist. Der restliche Anteil kann eine Korngröße von z. B. 0,5 bis 1,6 mm aufweisen.

Quarzsand hat einen sehr hohen Anteil an Siliziumoxid (ungefähr 95%). Quarzsand unterscheidet sich von dem sonst üblicherweise verwendeten Moränesand dadurch, daß der Kalkanteil wesentlich geringer ist, der sich beim sogenannten sauren Regen zersetzt und sich störend auf das Gemisch auswirkt.

Um eine Verfestigung zwischen den einzelnen Quarzsandpartikeln zu erzielen, wird das Fugenmaterial erfindungsgemäß durch einen Zusatz von Feinstsand gebildet, wobei ca. 5 bis 12 Gew.% und insbesondere 10 Gew.% Feinstsand hinzugefügt wird. Hierbei wird eine Korngröße von 0,063 bis 0,25 mm verwendet.

Die Beimischung von Feinstsand zum Quarzsand bewirkt eine harmonische Umhüllung der Quarzsandpartikel, um einen besseren Verbindungseffekt durch die Verwendung eines zusätzlichen flüssigen Bindemittels zu erhalten. Als flüssiges Bindemittel wird beispielsweise ein flüssiges Polybutadien mit einem Gewichtsanteil von 3 bis 12 Gew.% und insbesondere von 10 Gew.% dem Quarzsand-Feinstsandgemisch beigefügt, wobei sich eine elastische Verbindung der Berührungsstellen nach dem Aushärten unter Sauerstoff ergibt. Als Polymer-Bindemittel wird beispielsweise ein spezielles flüssiges Polybutadien verwendet, wie es von der Firma Hüls AG, D-4370 Marl unter der Bezeichnung "UNIVEST" (eingetragenes Warenzeichen) angeboten wird. Dieses mehrfach ungesättigte Polybutadien als Bindemittel stellt ein Synthese-Kautschuk mit elastischen Eigenschaften dar, was zu einer elastischen Verbindung des Quarzsand-Quarzmehlgemisches führt. Dabei bleibt das Gemisch trotz Aushärtung des Polymer- Bindemittels elastisch, da die Aushärtung lediglich die Kunststoffbildung selbst betrifft. Hierbei kommt es zu einer Verbindung des Fugenmaterials mit einer inneren Verfestigung, wobei das Pflastersteinmaterial selbst unangegriffen bleibt.

Das flüssige Bindemittel kann auch aus ca. 50% Polybutadien bestehen, welchem ca. 10% Leinölfirnis und ca. 40% eines isoparaffinischem Kohlenwasserstoffgemisches beigemischt sind, wobei letzteres z. B. von der Firma Deutsche Exxon Chemical GmbH unter der Bezeichnung "ISOPAR H" vertrieben wird.

Es hat sich gezeigt, daß positive Eigenschaften noch dadurch erzielt werden können, daß ein zusätzliches flüssiges Haftmittel mit ca. 0,5 Gew.% dem Gemisch zugegeben wird, um eine Vorbereitung des nachfolgenden Bindungsprozesses und damit eine erhöhte Festigkeit zu erzielen. Dabei wird als Haftmittel beispielsweise ein Haftbinder verwendet, wie er beispielsweise von der Firma Hüls AG in 7888 Rheinfelden unter der Bezeichnung "Dynalsylan Memo-E" bekanntgeworden ist. Hierbei handelt es sich um ein Alkyl- bzw. Arylsilan, d. h. ein organofunktionelles Sylan aus einer Verbindung von 3-Methacryloxypropyl-trimethoxysilan. Die Zugabe eines solchen Haftmittels zur Herstellung des Gemisches verbessert die Eigenschaften bei der Herstellung dieser Verbindung. Sowohl das Haftmittel als auch das Polymer-Bindemittel bewirken in Verbindung mit dem Quarzmehl die Bildung eines Fugenmaterials, welches nach Aushärtung die positiven erfindungsgemäßen Eigenschaften zeigt.

Die Herstellung des Fugenmaterials erfolgt durch einen intensiven Mischvorgang in einem Zwangsmischer, wobei dem Grundmaterial Quarzsand nacheinander zunächst der Feinstsand in einem Mischvorgang und danach das Haftmittel bzw. der Haftbinder langsam und gleichmäßig zugegeben werden. Erst nach einem Mischvorgang von beispielsweise 5 Minuten wird diesem Gemisch das Polymer-Bindemittel zugegeben und der Mischvorgang um beispielsweise weitere 5 Minuten fortgesetzt. Um eine ausreichende Masse zwischen den einzelnen Pflastersteinen zu erhalten, die einen in sich starken Verbund darstellt, wird die Verfugung vorzugsweise mit einer Fugenbreite von mindestens 5 mm durchgeführt, was sowohl für Alt- und Neupflaster aus Natur- oder Betonsteinen oder auch für Klinker gilt. Dabei sollte der Untergrund wasserdurchlässig sein, da das erfindungsgemäße Material zu ca. 85% wasserundurchlässig ist. Die Fugentiefe sollte ca. 3 cm betragen, wobei bei der Verarbeitung eine trockene und saubere Fuge zu verwenden ist, um eine Verbindung des Fugenmaterials mit dem Steinmaterial generell auszuschließen. Das spezifische Gewicht des hergestellten Gemisches beträgt ca. 1,65 g/cm³. Die Verarbeitungszeit liegt bei ca. 60 Minuten bevor das Gemisch unter Sauerstoffeinfluß aushärtet.

Anstelle oder ergänzend zum Feinstsandanteil kann auch in einer alternativen Ausführungsform der Erfindung Quarzmehl, d. h. gemahlener Quarzsand mit einem Gewichtsanteil von ca. 5 bis 15 Gew.% und insbesondere 10 Gew.% verwendet werden.

Quarzmehl wird aus aufbereitetem natürlichen Quarzsand mit einem Anteil von ca. 99 Gew.% Kieselsäure durch einen eisenfreien Mahlvorgang mit nachfolgender Windsichtung hergestellt. Dabei können verschiedene Körnungsgrößen hergestellt werden, die beispielsweise bei einem Hersteller in einem mittleren Körnungsbereich zwischen ca. 90 und 20 µm liegen. Hierzu wird auf das Stoffdatenblatt der Firma Quarzwerke GmbH in W-5020 Frechen verwiesen, die Quarzmehle unter der Bezeichnung W3 bis W12 mit entsprechenden Daten zur Verfügung stellen. Die vorliegende Erfindung arbeitet vorzugsweise mit einem Quarzmehl der Eigenschaft W3.

Das verlegte Gemisch bildet keine Verunreinigung mit den zu verbindenden Pflastersteinen, wobei eine hohe Druck- und Biegezugfestigkeit sowie eine gute Haltefestigkeit der Pflastersteine erzielt wird. Das Fugenmaterial ist beständig gegen Benzin, Säure, Lauge sowie witterungsbeständig gegen Hitze und Frost-Tau-Wechsel. Aufgrund der Wasser- und Luftdurchlässigkeit in bestimmtem Maße werden weitere positive Eigenschaften erzielt. Das Gemisch ist widerstandsfähig gegen eine Saugwirkung von Reifen oder Kehrmaschinen oder bei einer Reinigung mit Wasser.

Dadurch, daß das Material nicht an der Oberfläche oder den Seitenflächen der angrenzenden Pflastersteine anhaftet, können beim Wiederaufnehmen des Pflasters saubere und wiederverwendbare Steine gewonnen werden.

Das hergestellte Gemisch wird als erdfeuchtes Gemisch in die trockenen Fugen eingekehrt und mittels einer Rüttelplatte verdichtet und abschließend mit einem Gummischieber abgezogen. Überschüssiges Material wird abgekehrt.

Das so eingebrachte Gemisch sollte ca. 5 Stunden vor Regen oder Feuchtigkeit geschützt werden um den Aushärtungsprozeß nicht zu stören. Es erhärtet bei ca. 20° in ca. 2 Stunden und ist nach 12 Stunden begehbar.

Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte und beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Sie umfaßt auch vielmehr alle Weiterbildungen im Rahmen der Schutzrechtsansprüche.

Claims (8)

1. Fugenmaterial für die Verfugung von Naturstein- oder Kunststeinbelägen und insbesondere von Pflastersteinbelägen unter Verwendung eines nach dem Verarbeiten erhärtenden Gemisches aus Quarzsand und einem Polymer als Bindemittel, dadurch gekennzeichnet, daß das Fugenmaterial aus einem Gemisch mit folgender Zusammensetzung besteht:

• - ca. 75 bis 90 und insbesondere 80 Gew.% Quarzsand, wobei 40 bis 60 und insbesondere 40 bis 50 Gew.% dieses Bestandteils eine Korngröße von 0,1 bis 0,45 mm aufweist;
• - ca. 5 bis 12 und insbesondere 10 Gew.% Feinstsand mit einer Korngröße von 0,063 bis 0,25 mm;
• - ca. 5 bis 12 und insbesondere 10 Gew.% Polymer- Bindemittel.

2. Fugenmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß 40 bis 60 und insbesondere 50 Gew.% des Quarzsandanteils eine Korngröße von 0,5 bis 1,6 mm aufweisen.

3. Fugenmaterial nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel aus ca. 50 Gew.% Polybutadien, aus ca. 10% Leinölfirnis und aus ca. 40% eines isoparaffinischen Kohlenwasserstoffgemisches besteht (z. B. ISOPAR H der Firma Deutsche Exxon Chemical GmbH).

4. Fugenmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Quarzsandanteil ca. 85 Gew.% beträgt und einen Körnungsbereich von ca. 0,1 bis 1,6 mm aufweist.

5. Fugenmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle von Feinstsand ca. 5 bis 15 Gew.% Quarzmehl verwendet wird, wobei das Quarzmehl vorzugsweise einen Anteil von ca. 10% mit einer groben Klassifikation aufweist.

6. Fugenmaterial nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß ca. 5% Polymer-Bindemittel zugeführt sind.

7. Fugenmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß dem Gemisch zur Bildung des Fugenmaterials ca. 0,5 Gew.% Haftmittel oder Haftbinder zugeführt sind, bestehend aus einem Alkyl- und/oder Arcylsilan (Dynasylan).

8. Verwendung des Fugenmaterials nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5 zur Verfugung von Natur- oder Kunststeinbelägen in einer Fugenbreite von < 0,5 cm und einer Fugenhöhe von mindestens ca. 3 cm.