DE69218571T2

DE69218571T2 - Betonstruktur und Verfahren zu deren Herstellung

Info

Publication number: DE69218571T2
Application number: DE69218571T
Authority: DE
Inventors: Tadami - Kamaishi; Hiroyoshi W- - Kuramoto; Keiichi - Minami; Akio - Takahashi; Takashi - Taniguchi; Hideaki - Tanisugi
Original assignee: Toray Thiokol Co Ltd; Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Thiokol Co Ltd; Toray Industries Inc
Priority date: 1991-07-22
Filing date: 1992-07-22
Publication date: 1997-08-14
Anticipated expiration: 2012-07-23
Also published as: EP0549815A4; EP0549815B1; EP0549815A1; DE69218571D1; WO1993001934A1; US5447798A; KR930702151A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifif einen Betongegenstand und ein Verfahren zur Herstellung eines Betongegenstands. Insbesondere betrifft sie einen Betongegenstand mit verbesserter Korrosionsbeständigkeit und Haltbarkeit, der sich zur Verwendung für den Ingenieurbau und in der Bauindustrie eignet, sowie ein Verfahren zur Herstellung solcher Betongegenstände.
Im Ingenieurbau und in der Bauindustrie werden hauptsächlich Materialien wie Erde, Steine, Zement, Mörtel, Beton und metallische Materialien wie z.B. Stahl verwendet. Insbesondere eignen sich Beton und Mörtel mit Zement als deren Hauptkomponente für verschiedene Arten architektonischer und ingenieurbautechnischer Konstruktionen. Sie sind billig, sind leicht zu bearbeiten und können problemlos in verschiedene Formen gebracht werden. Betongegenstände weisen eine hervorragende mechanische Festigkeit auf und sind mittlerweile ein grundlegender Bestandteil des Bauwesens im allgemeinen.
Die Betongegenstände der vorliegenden Erfindung sind geformte Betonprodukte wie z.B. Beton rohre für Wasserversorgungs- und Kanalisationssysteme, unterirdische (Wasser)Leitungen, Einstiegsschächte, Tunnelwände, Kanäle und verschiedene Zuleitungen, wobei geformte Oberflächen von Frischbetongegenständen während des Formvorgangs mit Harzen beschichtet werden können. Unter solchen Betongegenständen besitzen beispielsweise Betonnaßrohre ("hume concrete pipes") den Vorteil, billig und stabil zu sein; sie sind jedoch gegenüber Säuren und Chemikalien unzureichend beständig. In einer korrosiven Umgebung korrodiert die Innenwand des Betonnaßrohrs, wodurch sich im Lauf der Zeit eine zerbrechliche Schicht bildet.
Um die Korrosion des Rohrs zu vermeiden, sind seine Innen- und Außenwände oft mit folgendem beschichtet: (1) einer Beschichtungszusammensetzung, umfassend ein Harz, wie z.B. ein Polyesterharz, Urethanharz, Epoxyharz oder Acrylharz; oder (2) einem Film oder einer Folie aus Polyvinylchlorid oder Polyolefin, einem Vlies oder einem netzförmigen Produkt aus Polyester, Polyolefin usw. gemeinsam mit einem Klebeharz (JP-A-48-55553, JP-A-59-62794, JP-A-62-71 614 und JP-A-63-275890).
Beim Bilden von Überzügen mit den obigen Materialien ist es erforderlich, daß die verwendeten Beschichtungszusammensetzungen fest am Rohrkörper anhaften sowie hervorragende Wasser- und Chemikalienbeständigkeit aufweisen. Es ist auch erforderlich, daß die gebildete Beschichtung von ausreichender Weichheit ist, um Nachbesserungen durchzuführen, wenn sich im Beton Risse gebildet haben, und daß sie eine hohe Beständigkeit gegenüber Abrieb durch heftig fließendes Reinigungs oder Abwasser aufweist.
Aufgrund der Differenz der Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen der aus der Beschichtungszusammensetzung erhaltenen korrosionsbeständigen Schicht und dem Betonkörper löst sich die Überzugsschicht häufig vom Betonkörper ab. Außerdem besitzt der aus der Beschichtungszusammensetzung erhaltende Überzug keine für ein Verbundrohr ausreichende Festigkeit und Chemikalien beständigkeit. Weiters ist eine derartige korrosionsbeständige Schicht zwar starr, jedoch nicht weich genug; sie ermöglicht daher keine Nachbesserungen im Falle von Rißbildungen im Beton.
Bezüglich der Haftung der Beschichtungszusammensetzung am Betonkörper ist es wünschenswert, daß die Beschichtungszusammensetzung einen Überzug bilden kann, der fest am Betonkörper anhaftet, selbst wenn die Oberfläche des Betonkörpers naß oder mit Wasser bedeckt ist. Im Falle von Beschichtungszusammensetzungen, die im Handel erhältliche Epoxyharze, wie z.B. Bisphenol A-Epoxyharze oder Acrylharze, enthalten, besitzen diese Harze allerdings nur unzureichende Hafteigenschaften an Beton, und wenn sich Wasser auf der Betonoberfläche befindet, ist es äußerst schwierig, eine fest am Beton anhaftende Harzschicht zu bilden. Weiters leiden aus diesen Beschichtungszusammensetzungen erhaltene Überzüge unter schlechter Gasisolierung und mangelhafter Lösungsmittelbeständigkeit.
Da diese Harzüberzüge - wie oben erwähnt - zwar starr aber nicht weich genug sind, ermöglichen sie im Falle von Rißbildung im Beton keine Nachbesserung. Um diese Fähigkeit zu verbessern, kann überlegt werden, die Harze weicher zu machen, allerdings würden weichgemachte Harze eine schlechte Chemikalien- und Wasserbeständigkeit aufweisen. Ein zusätzliches Problem besteht darin, daß die Abriebfestigkeit von aus weichgemachten Harzen gebildeten Schichten bei weitem nicht ausreichend ist.
Die Befestigung von Folien oder Vliesen verschiedener Harze an der Innenwand des Rohrkörpers ist ein sehr komplizierter Vorgang, wobei die Haftmittel zum Befestigen dieser Folien oder Vliese am Rohr die gleichen Probleme aufweisen wie die obigen Beschichtungszusammensetzungen. Daher ist die Haftung dieser Folien oder Vliese unzufriedenstellend, woraus eine schlechte Gasisolierung resultiert.
Somit reichen herkömmliche Verfahren, um den Außen- und Innenwänden der Betonrohre Korrosionsbeständigkeit zu verleihen, nicht aus, und die Durchführung des entsprechenden Beschichtungsvorgangs ist recht kompliziert.
Aus JP-A-63-186723 ist bekannt, ein mit Polysulfid modifiziertes Epoxyharz auf ein gehärtetes Betonsubstrat aufzubringen, und aus AU-A-471642 ist bekannt, ein flüssiges Gemisch aus einem mit Polysulfid modifizierten Epoxyharz und einem modifizierten aliphatischen Polyamin als Härter auf ein ungehärtetes Frischbetonrohr aus Portlandzementmörtel im noch nassen Zustand aufzubringen.
Die vorliegende Erfindung liefert einen korrosionsbeständigen, haltbaren Betongegenstand, umfassend eine Schicht aus einem gehärteten, mit Polysulfid modifizierten Epoxyharz, welche Schicht fest an einem Betonkörper anhaftet, und ein Verfahren zur Herstellung solcher Betongegenstände.
Gemäß einem Aspekt liefert die vorliegende Erfindung einen Betongegenstand mit einem Betonkörper und einer Schicht aus einem gehärteten, mit Polysulfid modifizierten Epoxyharz und - zwischen dem Betonkörper und der Schicht aus gehärtetem, mit Polysulfid modifiziertem Epoxyharz - einer Zwischenschicht, umfassend ein Gemisch aus einem mit Polysulfid modifizierten Epoxyharz und dem Beton, welche Zwischenschicht durch Aufbringen einer Beschichtungszusammensetzung, die ein ungehärtetes, mit Polysulfid modifiziertes Epoxyharz enthält, auf einen Betonkörper in ungehärtetem Zustand mittels eines Zentrifugenverfahrens und Härten des mit Polysulfid modifizierten Epoxyharzes und Betons gebildet wird.
Gemäß einem weiteren Aspekt liefert die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Betongegenstands mit einem Betonkörper und einer Schicht aus gehärtetem, mit Polysulfid markiertem Epoxyharz und - zwischen dem Betonkörper und der Schicht aus gehärtetem, mit Polysulfid modifiziertem Epoxyharz - eine Zwischenschicht, die ein Gemisch aus gehärtetem, mit Polysulfid modifiziertem Epoxyharz und Beton umfaßt, welches Verfahren das Aufbringen einer Beschichtungszusammensetzung, die ein ungehärtetes, mit Polysulfid modifiziertes Epoxyharz enthält, auf einen Betonkörper in ungehärtetem Zustand mittels eines Zentrifugenverfahrens und das Härten des mit Polysulfid modifizierten Epoxyharzes und des Betons umfaßt.
Es folgt eine Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Abbildungen, worin Fig. 1 einen Bereich eines Betongegenstands als Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in der Nähe der Grenze zwischen einer Schicht aus gehärtetem, mit Polysulfid modifiziertem Epoxyharz und einer Zwischenschicht aus Beton und einem mit Polysulfid modifizierten Epoxyharz zeigt; Fig. 1(A) ist eine schematische Ansicht des mittels FE-SEM beobachteten, zerklüfteten Grenzbereichs und Fig. 1(B) eine schematische grafische Darstellung der Menge an Schwefel (5), beobachtet mittels SEM-XMA.
Somit besitzt ein derartiger Betongegenstand gemäß vorliegender Erfindung eine Zwischenschicht, umfassend ein Gemisch aus Beton und einem mit Polysulfid modifizierten Epoxyharz, welche Zwischenschicht zwischen dem Betonkörper und der Schicht aus gehärtetem, mit Polysulfid modifiziertem Epoxyharz angeordnet ist.
Jede Schicht des erfindungsgemäßen Betongegenstands wird nachstehend detaillierter beschrieben.

A: Schicht aus gehärtetem mit Polysulfid modifiziertem Epoxyharz

Der erfindungsgemäße Betongegenstand umfaßt eine gehärtete Schicht, die ein mit Polysulfid modifiziertes Epoxyharz als Harzkomponente umfaßt, da das mit Polysulfid modifizierte Epoxyharz Eigenschaften wie Haftfestigkeit, Chemikalienbeständigkeit und Korrosionsbeständigkeit erfüllt, fest an nassen und öligen Oberflächen anhaftet, weich ist und aufgrund seiner Polysulfidskelett-Struktur eine hohe Schlagfestigkeit aufweist. Ein mit einer gehärteten Schicht aus einem mit Polysulfid modifizierten Epoxyharz beschichteter Betongegenstand besitzt eine hohe Korrosionsbeständigkeit und ermöglicht die Durchführung von Nachbesserungen, wenn der Beton Risse zeigt, was zu langer Haltbarkeit führt. Da weiters die Schicht aus einem mit Polysulfid modifizierten Epoxyharz nicht nur auf einer trockenen, sondern auch auf einer wassernassen Oberfläche ausgebildet werden kann, ist die Durchführung des Beschichtungsvorgangs einfach. Selbst wenn in einer Wand eines fertigen Betongegenstands, z.B. in einem Betonrohr, ein Loch gebohrt wird, löst sich die Schicht aus dem mit Polysulfid modifizierten Epoxyharz nicht ab und bildet auch keine Risse, da die gehärtete Schicht am Betonrohrkörper gut anhaftet und eine hohe Schlagfestigkeit besitzt. Da im Gegensatz dazu eine Schicht aus herkömmlichen Epoxyharzen zerbrechlich ist, neigt sie beim Bohren eines Lochs zu Rissen oder anderen Schäden.
Das bevorzugte, mit Polysulfid modifizierte Epoxyharz wird durch nachstehende allgemeine Formel (1) dargestellt:
worin R¹ und R² jeweils eine organische Gruppe sind, X und Y jeweils ein Substituent ausgewählt aus einer -S- Gruppe, einer -O- Gruppe und einer -NH- Gruppe sind, R³ und R&sup4; jeweils eine Restgruppe eines Epoxypräpolymers mit zwei oder mehr Epoxygruppen in jedem Molekül sind, a eine ganze Zahl von 0 bis 5 (Grenzen eingeschlossen) ist (bei a = 0 ist zumindest eines von X und Y die -S- Gruppe) und b eine ganze Zahl von 1 bis 50(Grenzen eingeschlossen) ist.
Bevorzugte Beispiele für die organischen Gruppen R¹ und R² in der allgemeinen Formel (1) sind:
worin m eine ganze Zahl von 1 oder mehr, vorzugsweise von 1 bis 10 (Grenzen eingeschlossen), ist.
Insbesondere ist R¹ im Hinblick auf die Bearbeitbarkeit und Eigenschaften der resultierenden gehärteten Schichten vorzugsweise -CH&sub2;CH&sub2;OCH&sub2;OCH&sub2;CH&sub2;-.
Bevorzugte Beispiele für R³ und R&sup4; sind:
worin n eine ganze Zahl von 1 oder mehr, vorzugsweise 1-15, ist, und R&sup5; H oder CH&sub3; darstellt.
In der allgemeinen Formel (1) liegt zudem der mittlere Gehalt "a" an S im Bereich von 0-5 (bei a = 0 ist zumindest eines von X und Y die -S- Gruppe), vorzugsweise 1,5-2,5, und der mittlere Gehalt "b" des obigen Skeletts liegt im Bereich von 1-50, vorzugsweise 1-30.
Die durch die allgemeine Formel (1) dargestellte Verbindung kann durch eine Additionsreaktion zwischen (a) einem schwefelhältigen Polymer oder Oligomer mit Schwefelgruppen wie z.B. -S-, -S-S-, -S-S-S- und -S-S-S-S-S- (außer wenn a = 0 ist), deren Endgruppen funktionelle Gruppen sind, die mit Epoxygruppen reagieren können, wie z.B. eine -OH Gruppe, eine -NH&sub2; Gruppe, eine -NRH Gruppe, worin R eine organische Gruppe ist, und eine -SH Gruppe; und (b) einem Epoxypräpolymer mit 2 oder mehr Epoxygruppen in seinem Molekül synthetisiert werden.
Die Epoxypräpolymere umfassen Epoxyharze mit 2 oder mehr Epoxygruppen in ihren Molekülen, die durch eine Kondensationsreaktion zwischen aliphatischen oder aromatischen Polyolen und Epichlorhydrin synthetisiert werden, beispielsweise Epoxyharze mit Bisphenol-Skeletten, wie z.B. Bisphenol A-Epoxyharze, Bisphenol F- Epoxyharze, halogenierte Bisphenol A-Epoxyharze oder andere Epoxyharze mit ähnlichen Strukturen.
Bei der Synthese der durch die allgemeine Formel (1) dargestellten Verbindung wird das Epoxypräpolymer dem schwefelhältigen Polymer oder Oligomer in einem Verhältnis von 2 Äquivalenten oder mehr relativ zu letzterem zugegeben.
Bezüglich solcher mit Polysulfid modifizierter Epoxyharze können "FLEP-10", "FLEP- 50", "FLEP-60" usw. von Toray Thiokol Co., Ltd. verwendet werden.
Die obigen, mit Polysulfid modifizierten Epoxyharze können allein oder als Kombination zweier oder mehrerer Typen davon eingesetzt werden.
Die gehärtete Schicht aus einem mit Polysulfid modifizierten Epoxyharz kann durch Vermischen des mit Polysulfid modifizierten Epoxyharzes mit einem Härter, Aufbringen der resultierenden Zusammensetzung auf eine vorbestimmte Oberfläche eines Betonkörpers und Stehenlassen des resultierenden Überzugs bei Raumtemperatur oder unter Erhitzen gebildet werden. Als Härter werden vor allem Amine oder Säureanhydride verwendet. Die Amine können kalt-, mitteltemperatur- oder hochtemperatur-härtende Amine sein. Die Amine können weiters primäre, sekundäre oder tertiäre Amine sein. Zu solchen Aminen zählen aliphatische Polyamine, wie z.B. Triethylentetramin, Polyamide, wie z.B. Kondensate von dimeren Säuren und Polyethylenpolyaminen, und aromatische Polyamine, wie z.B. m-Xyloldiamin. Modifizierte Polyamine, wie z.B. Addukte von Polyaminen und Phenylglycidylethern oder Ethylenoxid sind ebenfalls geeignet. Solche modifizierte Polyamine sind vorzuziehen, da sie eine geringe Flüchtigkeit und Toxizität aufweisen.
Als Säureanhydride können Phthalsäureanhydrid, Hexahydrophthalsäureanhydrid, Chlorendic-Säureanhydride usw. verwendet werden.
Die Menge an Härters, die dem mit Polysulfid modifizierten Epoxyharz zugegeben wird, kann in Abhängigkeit von (a) dem Epoxidwert des mit Polysulfid modifizierten Epoxharzes (dem Gewicht des mit Polysulfid modifizierten Epoxyharzes pro 1 Mol der Epoxygruppe); und (b) dem Wert des aktiven Wasserstoffs der Verbindung mit endständigen Aminogruppen (dem Gewicht der Verbindung pro 1 Mol aktivem Wasserstoff) ab. Im allgemeinen wird die Menge des Härters vorzugsweise so festgelegt, daß der aktive Wasserstoff 0,7 bis 1,4 Mol pro 1 Mol der Epoxygruppe im resultierenden Gemisch beträgt.
Außerdem können die obigen Härter mit herkömmlichen Härtungsbeschleunigern oder Härtungsverzögerern usw. vermischt werden.
Die mit Polysulfid modifizierten Epoxyharze können auch Epoxyharze, die durch die Polymerisation der Epoxypräpolymere gebildet werden, die im Syntheseverfahren im Überschuß zugegeben werden, oder Epoxymonomere oder Oligomere enthalten. Die mit Polysulfid modifizierten Epoxyharze können auch bis zu 50 Gew.-% Harze und/oder Verbindungen enthalten, die mit den mit Polysulfid modifizierten Epoxyharzen verträglich sind, z.B. Alkydharze, Polyvinylformale, Phenolharze, Polyvinylacetale, Harnstoffharze, Melaminharze und verschiedene Fettsäuren.
Verschiedene Lösungsmittel können zur flüssigen Beschichtungszusammensetzung, die das mit Polysulfid modifizierte Epoxyharz enthält, zugegeben werden, um die Viskosität der Beschichtungszusammensetzung zum Zeitpunkt ihres Aufbringens zu erhöhen, wodurch die Filmbildungsfähigkeit der Zusammensetzung gesteigert und die Eigenschaften des gehärteten Überzugs verbessert werden.
Zu solchen Lösungsmitteln zählen Ketone, wie z.B. Methylethylketon, Ester, wie z.B. Ethylacetat, chlorierte Kohlenwasserstoffe, wie z.B. 1,2-Dichlorethan, Aromaten, wie z.B. Toluol, und Ether, wie z.B. Diethylether.
Die Menge an zugesetztem Lösungsmittel beträgt vorzugsweise 0,5-500 Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteile des mit Polysulfid modifizierten Epoxyharzes.
Wenn die Verdampfung des Lösungsmittels ein Problem verursacht oder die Eigenschaften der gehärteten Schicht verändert werden sollen, können verschiedene geeignete Reaktiv-Verdünner zugegeben werden. Diese enthalten vorzugsweise eine oder mehrere reaktive Epoxygruppen in ihren Molekülen.
Außerdem können Pigmente, Massenfüller, Verstärkungsfüller usw. einem homogenen Flüssigkeitsgemisch zugegeben werden, welches das mit Polysulfid modifizierte Epoxyharz enthält. Geeignete Pigmente sind beispielsweise (1) feine, anorganische oder organische Pulver, wie z.B. Talk, Kalziumcarbonat, Kaolin, Polyethylen und Polystyrol; (2) organische oder anorganische Farbpigmente, wie z.B. Erden, Metallpulver, Beizenfarbstoff und Ruß; oder (3) lösliche Farbstoffe wie z.B. Farbstoffe auf Triphenylmethan-, Anthrachinon- oder Naphtholbasis.
Als Massenfüller und Verstärkungsfüller eignen sich feine anorganische Pulver, wie z.B. Zementpulver, Kieselsäurerauch, Glimmer, Glasschuppen und Asbest; feine Zuschlagstoffe; Kies; Fasern, wie z.B. Polyolefinfasern, Polyacrylnitrilfasern, Carbonfasern und Glasfasern, etc. Insbesondere werden im Falle eines Betonnaßrohrs, durch das Kies, Sand oder Schotter fließen sollen, vorzugsweise Quarzpulver, wie z.B. Quarzsand, zugegeben, um die Abriebfestigkeit des gehärteten Überzugs zu verbessern.
Die Mengen der obigen Additive sind vorzugsweise solcherart, daß die Pigmente 0,001- 300 Gewichtsteile, die Massenfüller 1-400 Gewichtsteile und die Verstärkungsfüller 0,1- 30 Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteile des mit Polysulfid modifizierten Epoxyharzes ausmachen.
Die obigen anorganischen Pulver können dem mit Polysulfid modifizierten Epoxyharz auf einmal zugegeben werden. Alternativ dazu kann ein Teil der Gesamtmenge anorganischer Pulver dem mit Polysulfid modifizierten Epoxyharz zugegeben werden, wobei nach dem Aufbringen einer flüssigen Zusammensetzung des mit Polysulfid modifizierten Epoxyharzes auf eine Oberfläche eines Frischbetonkörpers der Rest der Menge an anorganischen Pulvern auf die Harzschicht aufgetragen werden kann, während sich diese in einem noch nassen Zustand befindet, sodaß die anorganischen Pulver durch Schwerkraft oder Zentrifugalkraft in den flüssigen Überzug einsinken können. Alternativ dazu kann die gesamte gewünschte Menge an anorganischen Pulvern auf eine flüssige Beschichtung des mit Polysulfid modifizierten Epoxharzes auf dem Frischbetonkörper aufgebracht werden, sodaß die anorganischen Pulver durch Schwerkraif oder Zentrifugalkraft in den flüssigen Überzug einsinken können. Die Zugabe solcher Massenfüller ist aus Kostengründen vorteilhaif, da sie zu einer Verringerung der verwendeten Harzmenge führt.
Die Dicke der Schicht eines mit einem Polysulfid modifizierten; gehärteten Epoxyharzes kann je nach der Anwendung der Betongegenstände variieren. Im allgemeinen. beträgt die Dicke der gehärteten Schicht vorzugsweise 0,1-10 mm, noch bevorzugter 0,5-5 mm.

B: Mischschicht aus Beton und mit Polysulfid modifiziertem Epoxyharz

In der vorliegenden Erfindung kann die Zwischenmischschicht, die zwischen dem Betonkörper und der Schicht aus mit einem Polysulfid modifiziertem, gehärtetem Epoxyharz angeordnet ist, eine Zusammensetzung aus Beton und dem mit Polysulfid modifizierten Epoxyharz in beliebigen Verhältnissen besitzen.
Die Mischschicht kann z.B. durch Betrachten einer Bruchfläche des Betongegenstands mittels FE-SEM sowie durch Messen der Verteilung des Schwefelgehalts mittels SEM- XMA identifiziert werden.
Beispielsweise zeigt Fig. 1 einen Betongegenstand gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einem Bereich in der Nähe der Grenze zwischen der Schicht aus mit Polysulfid modifiziertem, gehärtetem Epoxyharz und der Mischschicht. Genauer gesagt ist Fig. 1(A) eine schematische Ansicht einer zerklüfteten Grenze zwischen der Schicht aus mit Polysulfid modifiziertem, gehärtetem Epoxyharz und der Mischschicht, betrachtet mittels FE-SEM (X-650, ein von Hitachi, Ltd. hergestelltes Mikroscannning- Röntgenmikroskop) mit einer Vergrößerung von 300. Fig. 1(B) ist eine schematische grafische Darstellung der mittels SEM-XMA (S-800, ein Feldelektronenmikroskop von Hitachi, Ltd.) mit einer Vergrößerung von 300 beobachteten Schwefelverteilung. Dieser Betongegenstand wurde durch Aufbringen einer Lösung des obigen mit Polysulfid modifizierten Epoxyharzes (umfassend 100 Gewichtsteile eines mit Polysulfid modifizierten Epoxyharzes und 28 Gewichtsteile eines Härters) in einer Dicke von 4 mm auf einen Frischbetonkörper mit einer Dicke von 2,5 cm hergestellt.
Wie aus Fig. 1 hervorgeht, ist in der gehärteten Schicht des mit Polysulfid modifizierten Epoxyharzes auf der linken Seite der strichlierten Linie in Fig. 1(B) verteilt, wobei der Schwefelanteil unmittelbar nach Überquerung der durch die strichlierte Linie in Fig. 1(B) angezeigten Grenze nicht auf null sinkt, wodurch sich die Schwefelverteilung ergibt, die sich bis etwa 120 µm von der Grenze weg erstreckt. Dies zeigt, daß das mit Polysulfid modifizierte Epoxyharz in den Frischbetonkörper eindringt. Somit bestätigt sich, daß sich in einem Bereich von etwa 120 µm eine Mischschicht (Zwischenschicht) aus dem mit Polysulfid modifizierten Epoxyharz und dem Beton bildet.
Da eine solche Mischschicht durch Diffusion des gehärteten, mit Polysulfid modifizierten Epoxyharzes in den Frischbeton hinein gebildet wird, ist das mit Polysulfid modifizierte Epoxyharz in der Mischschicht im allgemeinen das gleiche wie in der gehärteten, mit Polysulfid modifizierten Epoxyharzschicht.
Wie auch aus Fig. 1(A) ersichtlich, ist die Grenze der gehärteten Schicht des mit Polysulfid modifizierten Epoxyharzes und der Mischschicht vorzugsweise zerklüftet. Die Zerklüftung der Grenze wird durch das Verhältnis einer Länge der Genze zwischen zwei willkürlichen Punkten an der Grenze zur Länge einer geraden Linie zwischen den obigen zwei Punkten definiert. Genauer gesagt werden auf einer mikroskopischen Aufnahme (Vergrößerung: 300) des Betongegenstands nahe der mittels FE-SEM betrachteten Grenze ein linearer Abstand (A) zwischen zwei willkürlichen Punkten und ein Abstand (B) zwischen den zwei willkürlichen Punkten entlang der Grenze gemessen und ein Verhältnis von B/A errechnet. Die Zerkjlüftung (B/A) liegt vorzugsweise im Bereich von 2-50.
Die obige Mischschicht aus dem mit Polysulfid modifizierten Epoxyharz und Beton besitzt vorzugsweise eine Dicke im Bereich von 5-500 µm, noch bevorzugter 10-300 µm. Wenn die Dicke der Mischschicht weniger als 5 µm beträgt, würde sie unter schlechter Haftung am Betonkörper leiden. Andererseits ist es schwierig, die Mischschicht mit einer Dicke von mehr als 500 µm zu bilden.

C: Betonschicht

In der vorliegenden Erfindung kann die Betonschicht (der Betonkörper) durch die Zugabe von Zement (z.B. aus 65 Gew.-% CaO, 22 Gew.-% SiO&sub2;, 6 Gew.-% Al&sub2;O&sub3;, 3 Gew.-% Fe&sub2;O&sub3; und 2 Gew.-% SO&sub3;) zu Zuschlagstoffen, wie z.B. Sand, Kies, Schotter, Bruchgestein, Erde und Ton, gebildet werden. Die Menge der dem Beton zugesetzten Zuschlagstoffe beträgt vorzugsweise 40-90 Gew.-%, bezogen auf Feststoffe.
Die Dicke der Betonschicht (des Betonkörpers) kann je nach ihrer Form und Größe variieren und liegt im allgemeinen im Bereich von 1,5-50 cm.
Es folgt eine Beschreibung der Herstellung des erfindungsgemäßen Betongegenstands mit den oben beschriebenen Schichten.
Als erstes wird eine ungehärtete Betonschicht (ein ungehärteter Betonkörper) geformt. Die Form des ungehärteten Betonkörpers ist nicht speziell eingeschränkt, d.h. er kann jede beliebige Form aufweisen, z.B. die eines Naßrohrs, einer (Wasser)Leitung, eines Einstiegsschachts für Wasserversorgungs- oder Kanalisationssysteme, einer Tunnelwand, eines Seitengrabens, eines Hauseinlaßkanals oder eines unterirdischen Ganges.
Im Fall eines Rohres, wie z.B. eines Naßrohres, kann dieses durch Gießen des fertig vermischten Betons in eine zylindrische Stahlform und Drehen der Form zum Rotationssintern gebildet werden.
Unmittelbar nach Beendigung des Formens wird ein Gemisch (eine flüssige Zusammensetzung), das (die) das mit Polysulfid modifizierte Epoxyharz enthält, auf eine Oberfläche des Frischbetonkörpers aufgebracht, der sich in einem noch nassen Zustand befindet.
Das Aufbringen der flüssigen Zusammensetzung kann in Abhängigkeit von der jeweiligen Situation nach einem Spritz-, Aufbürst-, Eintauch-, Guß-Verfahren usw. erfolgen. Beim Bilden einer Schicht des mit Polysulfid modifizierten Epoxharzes auf einer Innenfläche eines Rohrs, wie z.B. eines Naßrohrs, ist es vorzuziehen, die flüssige Zusammensetzung, die das mit Polysulfid modifizierte Epoxyharz enthält, in ein noch nasses, in einer zylindrischen Stahlform rotationsgesintertes Frischbetonrohr zu gießen und die Form zum Rotationssintern weiterzudrehen, wodurch die eingegossene Zusammensetzung auf die Innenfläche des ungehärteten Betonrohrs aufgebracht wird. Der obige Aufbringungsschritt kann im Bedarfsfall mehrmals wiederholt werden.
Um die Haftung der Beschichtung am Beton zu verbessern, können Grundierungen, wie z.B. Aminosilane, Urethane, Alkoxysilane usw., auf den Frischbeton aufgebracht werden. Das direkte Aufbringen der Zusammensetzung auf den Frischbeton ohne Grundierung wird jedoch bevorzugt. Auch Stoffe oder netzförmige Gewebe aus Polyolefinfasern, Polyacrylnitrilfasern usw. können auch auf eine Innen- und/oder Außenschicht des Harzüberzugs auflaminiert werden.
Durch Aufbringen einer flüssigen Zusammensetzung, die das mit Polysulfid modifizierte Epoxyharz enthält, auf den Frischbetonkörper unter Anwendung einer Zentrifugalkraft sowie Altern des Betons unter gleichzeitigem Härten der Beschichtung aus der Zusammensetzung dringt das mit Polysulfid modifizierte Epoxyharz in den Frischbetonkörper ein, wodurch sich eine Mischschicht aus mit Polysulfid modifiziertem Epoxyharz und dem Beton bildet. So ensteht der erfindungsgemäße Betongegenstand.
Der so hergestellte erfindungsgemäße Betongegenstand besitzt eine besondere Mischschicht aus Beton und einem mit Polysulfid modifizierten Epoxyharz zwischen dem Betonkörper und der Harzschicht, da das mit Polysulfid modifizierte Epoxyharz als Beschichtungsmaterial für den Beton verwendet wird. Es ist nicht ganz klar, warum sich die Mischschicht bildet, es können jedoch die folgenden Gründe angeführt werden:
(1) Da das mit Polysulfid modifizierte Epoxyharz wiederkehrende Einheiten von mit Polysulfidbindungen, wie z.B. einer S-S-Bindung, in seinem Molekül aufweist, besitzt das mit Polysulfid modifizierte Epoxyharz eine größere chemische Affinität für Beton als herkömmliche Epoxyharze.
(2) Das mit Polysulfid modifizierte Epoxyharz ist gegenüber Beeinträchtigungen durch Wasser während des Härtungsverfahrens resistent und bildet einen Überzug mit zufriedenstellender Weichheit und Festigkeit.
(3) Da das mit Polysulfid modifizierte Epoxyharz ein höheres spezifisches Gewicht als Wasser besitzt (etwa 1,2 g/cm³), sinkt es in der Nähe der Oberfläche des Frischbetonkörpers aufgrund der Schwerkraft und Zentrifugalkraft im Wasser herab.
Aus den obigen Gründen nimmt man an, daß das mit Polysulfid modifizierte Epoxyharz in der Nähe der Oberfläche tief in den Frischbetonkörper eindringt, wodurch die Mischschicht ensteht.
Nach dem Aufbringen des mit Polysulfid modifizierten Epoxyharzes auf den Frischbeton wird dieser zur Beschleunigung der Härtung weiter gealtert, z.B. mit Wasserdampf. Selbst nach einer solchen Härtungsbehandlung verschlechtert sich die Haftung der Harzschicht am gehärteten Betongegenstand nicht. Daher ist der entstehende Betongegenstand den mit herkömmlichen Epoxyharzen überzogenen weit überlegen.
Die in der vorliegenden Erfindung verwendeten, mit Polysulfid modifizierten Epoxyharze weisen - wie unten beschrieben - im Vergleich zu herkömmlichen Epoxyharzen ausgezeichnete Eigenschaften auf. Da nämlich das mit Polysulfid modifizierte Epoxyharz weiche Polysulfidketten in seinen Molekülen besitzt, zeigt es im Vergleich zu herkömmlichen Epoxyharzen, die hart und zerbrechlich sind, eine zufriedenstellende Weichheit. Folglich besitzt das mit Polysulfid modifizierte Epoxyharz eine verbesserte Schlag- und Abriebfestigkeit. Auch wenn versucht wird, die Weichheit zu verbessern, würden herkömmliche Epoxyharze eine Verschlechterung anderer Eigenschaften, wie z.B. Beständigkeit gegenüber Chemikalien wie Säuren und Alkalien, Lösungsmittelbeständigkeit und Gasisolierung, erleiden. Das mit Polysulfid modifizierte Epoxyharz zeigt hingegen eine Verbesserung der obigen Eigenschaffen, die demnach auch besser sind als jene der herkömmlichen, harten Epoxyharze. Man nimmt an, daß solche Eigenschaften des mit Polysulfid modifizierten Epoxyharzes das Herstellungsverfahren und die Eigenschaften des Betongegenstands der vorliegenden Erfindung beeinflussen.
Es folgt eine ausführlichere Beschreibung von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.

Beispiel 1

Eine Zementzusammensetzung mit einem Zementgehalt von 400 kg/m³ oder mehr pro Volumseinheit, einem Wasser-Zement-Verhältnis von 37-45% und einem Setzmaß von 5-12 cm wurde in eine zylindrische Form mit einem Innendurchmesser von 26 cm und einer Länge von 30 cm gegossen, die mittels einer Zentrifuge mit einer Beschleunigung von 10 G gedreht wurde. Anschließend wurde die Zementzusammensetzung gleichmäßig auf eine Innenfläche der Form gegossen, die Form wurde mit einer Beschleunigung von 30 G 30 Minuten lang weitergedreht, um die Zementzusammensetzung zu kompaktieren und ein hohles Frischbetonrohr mit einer Dicke von 30 mm zu bilden.
Danach wurden ohne Entfernung des Frischbetonrohrs aus der Form 100 g eines flüssigen Gemisches aus 100 Gewichtsteilen eines mit Polysulfid modifizierten Epoxyharzes (FLEP-50, hergestellt von Toray Thiokol Co., Ltd.) und 28 Gewichtsteilen eines modifizierten aliphatischen Polyamins (DAITOCURAR X-2392, hergestellt von Daito Sangyo K.K.) als Härter unter langsamem Drehen der Form allmählich in das Frischbetonrohr getropft.
Nach Beendigung des Eintropfens des Gemischs in das Rohr wurde die Form mit einer Beschleunigung von 30 G erneut 10 Minuten lang gedreht, um das Gießen des Flüssigkeitsgemischs auf die Innenfläche des Frischbetonrohrs zu vervollständigen.
Die Form wurde dann aus der Zentrifuge genommen und 28 Tage lang bei Raumtemperatur stehengelassen, um das Frischbetonrohr zu altern, bis es eine ausreichende Festigkeit zur praktischen Verwendung aufwies. Nach Beendigung des Alterns wurde die Form geöffnet, um ein gehärtetes Betonrohr zu erhalten, das mit einem gehärteten Überzug aus einem mit Polysulfid modifizierten Epoxyharz mit einer Dicke von etwa 500 µm ausgekleidet war.
Dieser gehärtete Überzug wurde einem Haftungstest unter Verwendung eines Kenken- Haftungstestgeräts unterzogen. Als Ergebnis wurde beobachtet, daß ein Ablösen des gehärteten Überzugs nur bei Bruch des Betonkörpers erfolgte. Dies bedeutet, daß dieser gehärtete Überzug eine ausgezeichnete Haftung am Betonkörper zeigte.
Das Betonrohr wurde geschnitten und seine Schnittfläche mittels SEM-XMA (X-650, einem Mikroscanning-Röntgenmikroskop der Firma Hitachi, Ltd.) betrachtet, um eine Zusammensetzungsanalyse durchzuführen. Dadurch bestätigte sich, daß eine durchschnittlich 123 pm dicke Zwischenschicht vorhanden war, die aus einem Gemisch aus Beton und dem mit Polysulfid modifizierten Epoxyharz bestand und zwischen dem Betonkörper und der gehärteten Schicht des mit Polysulfid modifizierten Epoxyharzes angeordnet war.
Außerdem wurde die beschichtete Oberfläche des Betonrohrs bei einer Temperatur von 25ºC 3 Monate lang in eine 10%-ige wäßrige Schwefelsäure-Lösung eingetaucht. Die gehärtete Beschichtung zeigte jedoch keine Anzeichen von Veränderungen, und ihre Haftung am Betonkörper verschlechterte sich nicht.

Beispiel 2

Eine Zementzusammensetzung aus 950 g Zement, 1910 g Sand, 400 g Wasser und 19 g eines hochwirksamen Entwässerungsmittels (CELLFLOW DF, ein Produkt von Dai-ichi Kogyo Seiyaku K.K.) wurde in eine zylindrische Form gegossen (Innendurchmesser: 20 cm, Länge: 20 cm), die mittels einer Zentrifuge mit einer Beschleunigung von 10 G gedreht wurde, wodurch die Zementzusammensetzung gleichmäßig auf die Innenfläche der zylindrischen Form gegossen wurde. Die zylindrische Form wurde 10 Minuten lang bei 30 G weitergedreht, um die Zementzusammensetzung zu kompaktieren, wodurch ein hohles Frischbetonrohr mit einer Dicke von 13 mm erhalten wurde.
Anschließend wurden ohne Entfernung des Frischbetonrohrs aus der Form 200 g eines flüssigen Gemischs aus 100 Gewichtsteilen eines mit Polysulfid modifizierten Epoxyharzes (FLEP-60, hergestellt von Toray Thiokol Co., Ltd.) und 28 Gewichtsteilen eines modifizierten aliphatischen Polyamids (DAITOCURAR X-2392, hergestellt von Daito Sangyo K.K.) als Härter unter langsamem Drehen der Form mit einer Beschleunigung von 2-3 G allmählich in das Frischbetonrohr eingetropft.
Nach Beendigung des Eintropfrens des Flüssigkeitsgemischs in das Rohr wurde die Form mit einer Beschleunigung von 30 G erneut 5 Minuten gedreht, um das Gießen der Mischflüssigkeit auf die Innenwand des ungehärteten Betonrohrs zu vervollständigen. Unter Rotation der Form mit 30 G wurden 440 g Quarzsand (Nr.5) gleichförmig auf der Innenfläche des Frischbetonrohrs verteilt. Die Form wurde nach Zugabe des Quarzsands 20 Minuten lang weitergedreht, um das Gemisch mit dem mit Polysulfid modifizierten Epoxyharz zu härten.
Die Form wurde dann aus der Zentrifuge genommen und 10 Tage lang bei Raumtemperatur stehengelassen, um das Frischbetonrohr zu altern, bis es eine ausreichende Festigkeit zur praktischen Verwendung aufwies. Nach dem Altern wurde die Form geöffnet, um eine Betonnaßrohr zu erhalten, das mit einem gehärteten Überzug aus einem mit Polysulfid modifizierten Epoxyharz mit einer Dicke von etwa 4 mm ausgekleidet war.
Dieser gehärtete Überzug wurde einem Haftungstest unter Verwendung eines Kenken- Haftungstestgeräts unterzogen. Als Ergebnis was festzustellen, daß der gehärtete Überzug eine Haftung von 42 kp/cm² aufwies und daß ein Ablösen des gehärteten Überzugs nur bei Bruch des Betonkörpers erfolgte. Dies bedeutet, daß dieser gehärtete Überzug ausgezeichnete Haftung am Betonkörper zeigte.
Das Betonnaßrohr wurde geschnitten und seine Schnittfläche in gleicher Weise wie in Beispiel 1 mittels SEM-XMA betrachtet. Dadurch zeigte sich, daß eine Zwischenschicht mit einer mittleren Dicke von 100 µm vorlag.
Während des Schneidens des Betonnaßrohrs wurde die beschichtete Harzschicht nicht vom Betonkörper abgelöst. Es kam auch dann nicht zu Bruch und Ablösung, als ein Loch in der Rohrwand gebohrt wurde.
Auf einer mittels FE-SEM (S-800, eines Feldelektronenmikroskops der Firma Hitachi, Ltd.) aufgenommenen Mikroskop-Aufnahme (Vergrößerung: 300) wurde der lineare Abstand (A) zwischen zwei willkürlichen Punkten und die Länge (B) der Grenzlinie zwischen diesen beiden willkürlichen Punkten gemessen, um das Verhältnis von B/A als Zerklüftung der Grenze zu errechnen. Es stellte sich heraus, daß die Zerklüftung etwa 3,5 betrug.
Weiters wurde die beschichtete Oberfläche des Betonrohrs bei 25ºC 3 Monate lang in eine 10%-ige wäßrige Schwefelsäure-Lösung eingetaucht. Die gehärtete Schicht zeigte keine Anzeichen von Veränderungen, und ihre Haftung am Betonkörper verschlechterte sich nicht.

Beispiel 3

Mittels einer Formzentrifuge wurde ein Betonnaßrohr hergestellt und 200 g eines flüssigen Gemischs aus 100 Gewichtsteilen eines mit Polysulfid modifizierten Epoxyharzes (FLEP-60 der Firma Toray Thiokol Co., Ltd.) und 28 Gewichtsteilen eines modifizierten aliphatischen Polyamins (DAITOCURAR X-2392 der Firma Daito Sangyo K.K.) als Härter in gleicher Weise wie in Beispiel 2 - allerdings ohne Verwendung von Quarzsand - auf die Innenfläche des Rohrs aufgebracht, um ein Betonnaßrohr zu erhalten, dessen Innenfläche mit einer gehärteten Schicht des mit Polysulfid modifizierten Epoxyharzes mit einer Dicke von etwa 3 mm überzogen war.
Diese gehärtete Schicht wurde einem Haftungstest unter Verwendung eines Kenken- Haftungstestgeräts unterzogen. Als Ergebnis wurde beobachtet, daß der gehärtete Überzug eine Haftung von 39 kp/cm² aufwies und daß ein Ablösen des gehärteten Überzugs nur bei Bruch des Betonkörpers erfolgte. Dies bedeutet, daß dieser gehärtete Überzug eine ausgezeichnete Haftung am Betonkörper zeigte.
Das Betonnaßrohr wurde geschnitten und seine Schnittfläche in gleicher Weise wie in Beispiel 1 mittels SEM-XMA betrachtet. Als Ergebnis zeigte sich, daß eine Zwischenschicht mit einer durchschnittlichen Dicke von 95 µm vorlag. Bei Messung der Zerklüftung der Grenze zwischen der gehärteten Schicht des mit Polysulfid modifizierten Epoxyharzes und der Zwischenschicht mittels FE-SEM wie in Beispiel 2 stellte sich heraus, daß die Zerklüftung der Grenze etwa 3,1 betrug.
Außerdem wurde die beschichtete Oberfläche des Betonrohrs bei 25ºC 3 Monate lang in eine 10%-ige wäßrige Schwefelsäure-Lösung eingetaucht. Der gehärtete Überzug zeigte keine Anzeichen von Veränderungen, und seine Haftung am Betonkörper verschlechterte sich nicht.

Beispiel 4

Mittels einer Formzentrifuge wurde ein Betonnaßrohr hergestellt und 250 g eines flüssigen Gemisches aus 100 Gewichtsteilen eines mit Polysulfid modifizierten Epoxyharzes (FLEP-60, hergestellt von Toray Thiokol Co., Ltd.), 28 Gewichtsteilen eines modifizierten aliphatischen Polyamins (DAITOCURAR X-2392, hergestellt von Daito Sangyo K.K.) als Härter, 20 Gewichtsteilen Methylenchlorid und 5 Gewichtsteilen feinem Quarzpulver (AEROSIL R202, hergestellt von Japan Aerosil, Co., Ltd.) in gleicher Weise wie in Beispiel 2 auf die Innenfläche des Rohrs aufgebracht, um ein Betonnaßrohr zu erhalten, dessen Innenfläche mit einer gehärteten Schicht des mit Polysulfid modifizierten Epoxyharzes mit einer Dicke von etwa 3,8 mm überzogen war.
Diese gehärtete Schicht wurde einem Haftungstest unter Verwendung eines Kenken- Haftungstestgeräts unterzogen. Als Ergebnis wurde beobachtet, daß der gehärtete Überzug eine Haftung von 42 kp/cm² aufwies und daß ein Ablösen des gehärteten Überzugs nur bei Bruch des Betonkörpers erfolgte. Dies bedeutet, daß dieser gehärtete Überzug eine ausgezeichnete Haftung am Betonkörper zeigte.
Das Betonnaßrohr wurde geschnitten und seine Schnittfläche in gleicher Weise wie in Beispiel 1 mittels SEM-XMA beobachtet. Als Ergebnis zeigte sich, daß eine Zwischenschicht mit einer durchschnittlichen Dicke von 120 µm vorlag. Bei Messung der Zerklüftung der Grenze zwischen der gehärteten Schicht des mit Polysulfid modifizierten Epoxyharzes und der Zwischenschicht mittels FE-SEM wie in Beispiel 2 stellte sich heraus, daß die Zerklüftung der Grenze etwa 3,5 betrug.

Vergleichsbeispiel 1

Es wurde eine Zementzusammensetzung aus 475 g Zement, 955 g Sand, 200 g Wasser und 8 g eines hochwirksamen Entwässerungsmittels (CELLFLOW DF, ein Produkt der Firma Dai-ichi Kogyo Seiyaku K.K.) hergestellt. Diese Zementzusammensetzung wurde in eine quadratische, pfannenförmige Form gegossen (Länge: 260 mm, Breite: 200 mm, Tiefe: 40 mm) und stehengelassen. Als der Frischbeton noch naß war, wurde ein flüssiges Gemisch aus 100 Gewichtsteilen eines mit Polysulfid modifizierten Epoxyharzes (FLEP-60, hergestellt von Toray Thiokol Co., Ltd.) und 28 Gewichtsteilen eines modifizierten aliphatischen Polyamins (DAITOCURAR X-2392, hergestellt von Daito Sangyo K.K.) als Härter auf den Beton aufgebracht.
Nach dem Stehlenlassen der Betonplatte, um sie bei Raumtemperatur 10 Tage lang zu altern, wurde die Form vom Beton abgelöst, um eine Betonplatte mit einem Harzüberzug mit einer Dicke von etwa 4 mm zu erhalten.
Dieser gehärtete Überzug der Betonplatte wurde einem Haftungstest unter Verwendung eines Kenken-Haftungstestgeräts unterzogen. Als Ergebnis wurde beobachtet, daß der gehärtete Überzug eine Haftung von 35 kp/cm² aufwies und daß ein Ablösen des gehärteten Überzugs nur bei Bruch des Betonkörpers erfolgte. Dies bedeutet, daß dieser gehärtete Überzug eine ausgezeichnete Haftung am Betonkörper zeigte.
Das Betonnaßrohr wurde geschnitten und seine Schnittfläche in gleicher Weise wie in Beispiel 1 mittels SEM-XMA betrachtet. Als Ergebnis zeigte sich, daß eine Zwischenschicht mit einer durchschnittlichen Dicke von 95 µm vorlag. Bei Messung der Zerklüftung der Grenze zwischen der gehärteten Schicht des mit Polysulfid modifizierten Epoxyharzes und der Zwischenschicht mittels FE-SEM wie in Beispiel 2 stellte sich heraus, daß die Zerklüftung der Grenze etwa 3,1 betrug.
Obwohl diese Ergebnisse jenen von anderen Verfahren nach dem Stand der Technik überlegen sind, sind sie (da sie ohne Einwirkung von Zentrifugalkraft auf das ungehärtete, mit Polysulfid modifizierte Epoxyharz erzielt wurden) schlechter als in Beispiel 2, wo bei gleicher Beschichtungsdicke noch höhere Haftungs- und Zerklüftungswerte erzielt wurden.

Vergleichsbeispiel 2

Ein hohles Betonnaßrohr mit einer Dicke von 25 mm wurde in gleicher Weise wie in Beispiel 1 hergestellt.
Nach zehntägigem Härten wurde die Innenwand des Betonnaßrohrs mit einer Sandpapiermaschine geschliffen, um Unebenheiten zu entfernen. Anschließend wurden in gleicher Weise wie in Beispiel 2 200 g eines flüssigen Gemisches aus 100 Gewichtsteilen eines mit Polysulfid modifizierten Epoxyharzes (FLEP-60, ein Produkt von Toray Thiokol Co., Ltd.) und 28 Gewichtsteilen eines modifizierten aliphatischen Polyamins (DAITOCURAR X-2392, hergestellt von Daito Sangyo K.K.) als Härter mittels einer Zentrifuge auf die Innenfläche des ungehärteten Betonnaßrohrs aufgebracht, um das Betonnaßrohr zu erhalten, dessen Innenfläche mit einer mit Polysulfid modifizierten Epoxyharzschicht mit einer Dicke von etwa 4 mm überzogen war. Nach dem vollständigen Härten des Harzes erfolgte ein Haftungstest unter Verwendung eines Kenken-Haftungstestgeräts. Als Ergebnis wurde beobachtet, daß der gehärtete Überzug eine Haftung von nur 23 kp/cm² aufwies und daß es an der Haftgrenze zur Ablösung kam.
Das Betonnaßrohr wurde geschnitten und seine Schnittfläche in gleicher Weise wie in Beispiel 1 mittels SEM-XMA betrachtet. Als Ergebnis zeigte sich, daß eine Zwischenschicht mit einer durchschnittlichen Dicke von nur 2 µm vorlag. Bei Messung der Zerklüftung der Grenze zwischen der gehärteten Schicht des mit Polysulfid modifizierten Epoxyharzes und der Zwischenschicht mittels FE-SEM wie in Beispiel 2 stellte sich heraus, daß die Zerklüftung der Grenze etwa 1,3 betrug.

Vergleichsbeispiel 3

Ein Betonnaßrohr wurde in gleicher Weise wie in Vergleichsbeispiel 1 erzeugt. Ohne Entfernen der Unebenheiten von der Innenwand des Rohrs wurde ein mit Polysulfid modifiziertes Epoxyharz direkt aufgebracht, um ein Verbund-Betonnaßrohr zu erhalten. Nach vollständiger Härtung des Harzes erfolgte ein Haftungstest unter Verwendung eines Kenken-Haftungstestgeräts. Als Ergebnis wurde beobachtet, daß der gehärtete Überzug eine Haftung von nur 9 kp/cm² aufwies und daß es an der Haftgrenze zur Ablösung kam.
Das Betonnaßrohr wurde geschnitten und seine Schnittfläche in gleicher Weise wie in Beispiel 1 mittels SEM-XMA beobachtet. Als Ergebnis zeigte sich, daß eine Zwischenschicht mit einer durchschnittlichen Dicke von nur 3 µm vorlag.Bei Messung der Zerklüftung der Grenze zwischen der gehärteten Schicht des mit Polysulfid modifizierten Epoxyharzes und der Zwischenschicht mittels FE-SEM wie in Beispiel 2 stellte sich heraus, daß die Zerklüftung der Grenze etwa 1,5 betrug.

Vergleichsbeispiel 4

Eine Zementzusammensetzung wurde in eine quadratische pfannenförmige Form gegossen und 10 Tage lang in gleicher Weise wie in Vergleichsbeispiel 1 gealtert, um eine ebene Betonplatte zu erhalten. Anschließend wurden 250 g eines flüssigen Gemischs aus 100 Gewichtsteilen eines mit Polysulfid modifizierten Epoxyharzes (FLEP- 60, hergestellt von Toray Thiokol Co., Ltd.) und 28 Gewichtsteilen eines modifizierten aliphatischen Polyamins (DAITOCURAR X-2392, hergestellt von Daito Sangyo K.K.) als Härter auf die ungehärtete Betonplatte aufgebracht. Durch zehntägiges Altern der Betonplatte wurde eine gehärtete Schicht des mit Polysulfid gehärteten Epolxyharzes mit einer Dicke von etwa 4 mm gebildet.
Nach dem Ablösen der Form von der Betonplatte mit einer gehärteter Harzschicht wurde ein Haftungstest unter Verwendung eines Kenken-Haftungstestgeräts durchgeführt. Als Ergebnis wurde beobachtet, daß der gehärtete Überzug eine Haftung von nur 14 kp/cm² aufwies und daß es an der Haftgrenze zur Ablösung kam.
Das Betonnaßrohr wurde geschnitten und seine Schnittfläche in gleicher Weise wie in Beispiel 1 mittels SEM-XMA betrachtet. Als Ergebnis zeigte sich, daß eine Zwischenschicht mit einer durchschnittlichen Dicke von nur 3 µm vorlag. Bei Messung der Zerklüftung der Grenze zwischen der gehärteten Schicht des mit Polysulfid modifizierten Epoxyharzes und der Zwischenschicht mittels FE-SEM wie in Beispiel 2 stellte sich heraus, daß die Zerklüftung der Grenze etwa 1,2 betrug.

Vergleichsbeispiel 5

Mittels einer Formzentrifuge wurde ein Betonnaßrohr hergestellt, und anstelle der 200 g eines flüssigen Gemischs aus mit Polysulfid modifiziertem Epoxyharz und Härter wurden 200 g eines Flüssigkeitsgemischs aus 100 Gewichtsteilen eines naßklebenden Epoxyharzes (ADEKA RESIN EPES, hergestellt von Asahi Denka Kogyo K.K.) und 30 Gewichtsteilen eines Härters (ADEA HARDENER EH235G, hergestellt von Asahi Denka Kogyo K.K.) in gleicher Weise wie in Beispiel 2 auf die Innenfläche des ungehärteten Betonrohrs aufgebracht, um ein Betonnaßrohr zu erhalten, dessen Innenfläche mit einer gehärteten Schicht aus Epoxyharz mit einer Dicke von etwa 4 mm überzogen war.
Die gehärtete Schicht wurde einem Haftungstest unter Verwendung eines Kenken- Haftungstestgeräts unterzogen. Als Ergebnis wurde beobachtet, daß der gehärtete Überzug eine Haftung von nur 11 kp/cm² aufwies und es nur an der Haftgrenze zur Ablösung kam.
Durch das Bohren eines Lochs in die Wand des Naßrohrs in gleicher Weise wie in Beispiel 2 konnte ein Ablösen an der Grenze zwischen dem Harz und dem Beton festgestellt werden.

Vergleichsbeispiel 6

Mittels einer Formzentrifuge wurde ein Betonnaßrohr hergestellt, und anstelle der 200 g eines flüssigen Gemischs aus mit Polysulfid modifiziertem Epoxyharz und Härter wurden 200 g eines Flüssigkeitsgemischs aus 100 Gewichtsteilen eines Epoxyharzes (EPICOAT 828, hergestellt von Yuka Shell Epoxy K.K.) und 40 Gewichtsteilen eines Härters (DAITOCURAR 1-2095, hergestellt von Daito Sangyo K.K.) in gleicher Weise wie in Beispiel 2 auf die Innenfläche des ungehärteten Betonrohrs aufgebracht, um ein Betonnaßrohr mit einem gehärteten Überzug mit einer Dicke von etwa 4 mm an seiner Innenfläche zu erhalten.
Dieser gehärtete Überzug wurde einem Haftungstest unter Verwendung eines Kenken- Haftungstestgeräts unterzogen. Als Ergebnis wurde beobachtet, daß der gehärtete Überzug eine Haftung von nur 2,5 kp/cm² aufwies und eine Ablösung nur an der Haftgrenze erfolgte.
Im erfindungsgemäßen Betongegenstand besitzt der gehärtete Überzug aus einem mit Polysulfid modifizierten Epoxyharz im Vergleich zu jenen aus herkömmlichen Epoxyharzen eine höhere Filmdichte und verbesserte Beständigkeit nicht nur gegenüber Säuren und Alkalien, sonderen auch gegenüber Lösungsmitteln. Die Gasisolierung und Korrosionsbeständigkeit des gehärteten Überzugs aus einem mit Polysulfid modifizierten Epoxyharz sind hervorragend. Daher zeichnet sich der erfindungsgemäße Betongegenstand auch durch ausgezeichnete Haltbarkeit aus. Da weiters die gehärtete Schicht dieses Betongegenstands von geeigneter Weichheit ist und eine hervorragende Flexibilität und Schlagfestigkeit besitzt, sind Nachbesserungen im Falle von Rißbildung im Beton möglich.
Da der gehärtete Überzug der vorliegenden Erfindung leicht auf einer wasserfeuchten Betonoberfläche oder einer Frischbetonoberfläche gebildet werden kann, kann das Beschichtungsharz leichter als herkömmliche Harze auf den Beton aufgebracht werden. Aus diesem Grund können dank der vorliegenden Erfindung Betongegenstände mit ausgezeichneter Korrosionsbeständigkeit und Haltbarkeit mit hoher Produktivität erzeugt werden.
Außerdem besitzt der erfindungsgemäße Betongegenstand eine solche Struktur, daß das mit Polysulfid modifizierte Epoxyharz tief in den Frischbetonkörper eindringt, wodurch sich nahe der Oberfläche des Betonkörpers eine Mischschicht aus dem mit Polysulfid modifizierten Epoxyharz und Beton bildet. Folglich ist die Haftung der gehärteten Schicht des mit Polysulfid modifizierten Epoxyharzes am Beton extrem stark.
Die gemäß vorliegender Erfindung erhaltenen Betongegenstände eignen sich zur Verwendung als Betonrohre für Wasserversorgungs- und Kanalisationssysteme, unterirdische (Wasser)Leitungen, Einstiegsschächte, Tunnelwände, Kanäle und verschiedene Zuleitungen.

Claims

1. Betongegenstand mit einem Betonkörper und einer Schicht aus einem gehärteten, mit Polysulfid modifizierten Epoxyharz und - zwischen dem Betonkörper und der Schicht aus gehärtetem, mit Polysulfid modifiziertem Epoxyharz - einer Zwischenschicht umfassend ein Gemisch aus einem mit Polysulfid modifizierten Epoxyharz und dem Beton, welche Zwischenschicht durch Aufbringen nach einem Zentrifugenverfahren einer Beschichtungszusammensetzung, die ein ungehärtetes, mit Polysulfid modifiziertes Epoxyharz enthält, auf einen Körper aus Beton in ungehärtetem Zustand und durch Härten des mit Polysulfid modifizierten Epoxyharzes und Betons gebildet wird.

2. Betongegenstand nach Anspruch 1, worin die Dicke der Zwischenschicht im Bereich von 5-500 µm liegt.

3. Betongegenstand nach Anspruch 1 oder 2, worin das mit Polysulfid modifizierte Epoxyharz eine hochmolekulare Epoxyverbindung ist, die durch die folgende allgemeine Formel dargestellt wird:

worin R¹ und R² jeweils eine organische Gruppe sind, X und Y jeweils ein Substituent ausgewählt aus einer -S- Gruppe, einer -O- Gruppe und einer -NH- Gruppe sind, R³ und R&sup4; jeweils eine Restgruppe eines Epoxypräpolymers mit zwei oder mehr Epoxygruppen in jedem Molekül sind, a eine ganze Zahl von 0 bis 5 (Grenzen eingeschlossen) ist (wenn a = 0 ist, ist zumindest eines von X und Y die -S- Gruppe) und b eine ganze Zahl von 1 bis 50 (Grenzen eingeschlossen) ist.

4. Betongegenstand nach Anspruch 3, worin R¹ des mit Polysulfid modifizierten und durch die allgemeine Formel dargestellten Epoxyharzes -CH&sub2;CH&sub2;OCH&sub2;OCH&sub2;CH&sub2;- ist und a im Durchschnitt 1,5-2,5 beträgt.

5. Betongegenstand nach einem der Ansprüche 1 bis 4, worin die Schicht aus gehärtetem, mit Polysulfid modifiziertem Epoxyharz einen Massenfüllstoff und/oder einen Verstärkungsfüllstoff enthält.

6. Betongegenstand nach einem der Ansprüche 1 bis 5, worin der Betonkörper ein Naßrohr ("hume pipe") ist.

7. Verfahren zur Herstellung eines Betongegenstands mit einem Betonkörper und einer Schicht aus gehärtetem, mit Polysulfid modifiziertem Epoxyharz und - zwischen dem Betonkörper und der Schicht aus gehärtetem, mit Polysulfid modifiziertem Epoxyharz - einer Zwischenschicht umfassend ein Gemisch aus gehärtetem, mit Polysulfid modifiziertem Epoxyharz und Beton, welches Verfahren das Aufbringen nach einem Zentrifugenverfahren einer Beschichtungszusammensetzung, die ein ungehärtetes, mit Polysulfid modifiziertes Epoxyharz enthält, auf einen Körper aus Beton in ungehärtetem Zustand und das Härten des mit Polysulfid modifizierten Epoxyharzes und Betons umfaßt.

8. Verfahren nach Anspruch 7, worin die Dicke der Zwischenschicht im Bereich von 5-500 µm liegt.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, worin das mit Polysulfid modifizierte Epoxyharz eine hochmolekulare Epoxyverbindung ist, die durch die folgende allgemeine Formel dargestellt wird:

10. Verfahren nach Anspruch 9, worin R¹ des mit Polysulfid modifizierten und durch die allgemeine Formel dargestellten Epoxyharzes -CH&sub2;CH&sub2;OCH&sub2;OCH&sub2;CH&sub2;- ist und a im Durchschnitt 1,5-2,5 beträgt.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, worin die Schicht aus gehärtetem, mit einem Polysulfid modifiziertem Epoxyharz einen Massenfüllstoff und/oder einen Verstärkungsfüllstoff enthält.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11, worin ein fließfähiger, fertig vermischter, ungehärteter Beton nach einem Zentrifugenformverfahren unter Verwendung einer rotierenden zylindrischen Form in eine rohrähnlich ausgestaltete Form gebracht wird und dann eine Beschichtungszusammensetzung, die ein ungehärtetes, mit Polysulfid modifiziertes Epoxyharz enthält, auf eine Innenfläche der rohrähnlich ausgestalteten Form aufgebracht wird, während sich der Beton noch immer in einem ungehärteten Zustand befindet, wodurch das ungehärtete, mit Polysulfid modifizierte Epoxyharz in eine Oberflächenschicht der rohrähnlich ausgestalteten Form aus ungehärtetem Beton eindringt, um die Zwischenschicht zu bilden.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 12, worin der Betongegenstand ein Naßrohr ("hume pipe") ist.