DE3248571C2

DE3248571C2 - Reaktionsharzmörtel oder -beton

Info

Publication number: DE3248571C2
Application number: DE19823248571
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: SKS - Technik Säure- und Korrosionsschutz GmbH, 7320 Göppingen
Current assignee: Epucret-Chemie 7320 Goeppingen De GmbH
Priority date: 1982-12-30
Filing date: 1982-12-30
Publication date: 1987-01-15
Also published as: DE3248571A1

Abstract

Ein Reaktionsharzmörtel oder -beton besteht aus einem Reaktionsharz als Bindemittel, in das Zuschlagstoffe unterschiedlicher Korngröße als Füllstoffe eingebettet sind. Die Volumenanteile der einzelnen Kornbereiche der Zuschlagstoffe sind im wesentlichen entsprechend einer Fullerlinie bzw. einer Sieblinie nach DIN 1045 bemessen. Um auch bei verhältnismäßig hohem Elastizitätsmodul keine unerwünschten thermisch bedingten Spannungen an der Grenzschicht zu Stahl oder mineralischem Beton auftreten zu lassen, sind zumindest im oberen Bereich der Sieblinie die Zuschlagstoffe so ausgewählt, daß in einem jeweiligen Kornbereich der thermische Ausdehnungskoeffizient der Zuschlagstoffe größer als in dem benachbarten Kornbereich mit kleinerem Korndurchmesser ist. Insgesamt sind die Anteile und die Ausdehnungskoeffizienten der Zuschlagstoffe derart bemessen, daß der lineare Ausdehnungskoeffizient der ausgehärteten Masse zwischen 9·10-6 und 15·10-6 m/mK liegt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Reaktionsharzmörtel oder -beton mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1.
In der Betontechnologie ist es bekannt, derartige Reaktionsharzmörtel, -betone oder -estriche anstelle von mineralischen Betonen, Mörteln oder Estrichen zu verwenden, da sie in mancherlei Hinsicht, beispielsweise dem Wasseraufnahmevermögen und der Beständigkeit gegen aggressive Substanzen, Vorteile aufweisen. Auch zur Reparatur und Sanierung von beschädigten mineralischen Betonteilen werden derartige Reaktionsharzmörtel oder -betone verwendet.
Ein derartiger Reaktionsharzmörtel ist beispielsweise aus dem Aufsatz "Erfahrungen mit Kunststoffen im Stahlbetonbau" von G. Trittler bekannt, wobei als Zuschlagstoff Quarzmehl vorgesehen ist. Gemäß der dort angegebenen Tabelle wird mit einem solchen Kunstharzbeton ein linearer Wärmeausdehnungskoeffizient von 15 · 10^-6/°C erreicht. Dieser Kunstharzbeton hat damit einen linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten, der deutlich über dem von Stahl liegt und damit auch gerade eben das obere Bereichsende des Wärmeausdehnungskoeffizienten von Beton B 600 erreicht. Die erreichte Druckfestigkeit in N/cm² ist ebenso wie die dadurch erreichte Biegezugfestigkeit ebenfalls in N/cm² schlechter als bei einem Kunstharzbeton, bei dem anstelle von Quarzmehl als Zuschlagstoff Quarz mit unterschiedlicher Korngröße entsprechend einer Sieblinie verwendet wird.
Wegen des verhältnismäßig hohen thermischen Ausdehnungskoeffizienten eignet sich der bekannte Kunstharzbeton auch nicht zur Herstellung von Maschinenfundamenten, weil die Gefahr besteht, daß bei Temperaturänderungen das Maschinenfundament das Maschinenbett verspannt.
Aus Werse "Epoxidharze - Anwendung im Beton- und Stahlbetonbau" Teil 1 ist es darüber hinaus bekannt, andere Zuschlagstoffe wie Hohlglaskugeln, Schwerspat, Sand, Kies, Korund, Carborundum, Granit, Quarzit oder Basalt zu verwenden. Hierbei erfolgt die Auswahl der verwendeten Zuschlagstoffe aber ausschließlich unter dem Gesichtspunkt der Abriebfestigkeit ohne Berücksichtigung des Temperaturkoeffizienten unter gleichzeitiger Verbesserung der mechanischen Festigkeitswerte.
Wegen der von Beton bzw. Stahl abweichenden Temperaturkoeffizienten von Kunstharzmörteln oder -betonen treten an der Grenzschicht zwischen mineralischem Beton und solchem Kunstharzbeton Spannungen auf, die im wesentlichen dem Produkt aus dem Elastizitätsmodul des Kunstharzbetons und der Differenz der thermischen Längenausdehnungskoeffizienten proportional sind.
Als Abhilfe wurde bisher versucht, den Elastizitätsmodul des Kunstharzbetons im Sinne einer Verringerung der Spannungen möglichst klein zu halten, was jedoch einerseits zu einem hohen Bindemittelanteil und andererseits zu einem verhältnismäßig weichen ausgehärteten Kunstharzbeton führt.
Auch lassen sich hierbei keine brauchbaren Verbundkonstruktionen mit Stahlbewehrung herstellen, wie sie in der Betontechnologie bei der Verwendung von mineralischem Beton bekannt und verbreitet sind.
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, einen Reaktionsharzmörtel oder -beton zu schaffen, bei dem auch bei verhältnismäßig hohem Elastizitätsmodul keine unerwünschten thermisch bedingten Spannungen an der Grenzschicht zu Stahl oder mineralischem Beton auftreten.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist der erfindungsgemäße Reaktionsharzmörtel oder -beton durch die Merkmale des Hauptanspruches gekennzeichnet.
Durch die Auswahl der Zuschlagstoffe in der Weise, daß bei einem jeweiligen Korngrößenbereich der thermische Ausdehnungskoeffizient größer als in dem benachbarten Korngrößenbereich mit kleinerem Korndurchmesser ergibt sich praktisch ein als Funktion der Korngröße ansteigender thermischer Ausdehnungskoeffizienten, der den Vorteil hat, daß bei den notwendigen großen Korndurchmessern der Zuschlagstoffe die Scherspannungen zwischen Bindemittel und Zuschlagstoff in der gesamten ausgehärteten Masse so gering gehalten werden, daß keine Ablösungen des Bindemittels von den Zuschlagstoffen aufgrund von thermischen Einwirkungen auftritt. Dadurch, daß weiterhin der Volumenanteil eines jeweiligen Korngrößenbereiches an den Ausdehnungskoeffizienten des in dem Bereich jeweils verwendeten Zuschlagstoffes angepaßt bzw. umgekehrt bei gegebenem Ausdehnungskoeffizienten des verwendeten Zuschlagstoffes dessen Volumenanteil in der erfindungsgemäßen Weise bemessen ist, ergibt sich eine ausgehärtete Masse, deren linearer Längenausdehnungskoeffizient an den Längenausdehnungskoeffizienten von Stahl bzw. mineralischem Beton angepaßt ist.
Da gegebenenfalls Feinstkornanteile mit geringen thermischen Ausdehnungskoeffizienten verhältmäßig teuer sind, können auch für den Sieblinienbereich unterhalb etwa 0,5 mm Zuschlagstoffe mit einem Ausdehnungskoeffizienten verwendet werden, der größer ist als in dem Kornbereich oberhalb von 0,5 mm.
Abweichend von den Sieblinien für die Zuschlagstoffe mineralischer Betone ist es bei einem Reaktionsharzmörtel oder Beton zweckmäßig, wenn der Feinstkornanteil der Sieblinie Zuschlagstoffe mit einem Durchmesser von weniger als 0,05 mm aufweist. Zweckmäßigerweise beträgt der Größtkornanteil der Sieblinie höchstens 32 mm.
Um zu verhindern, daß das Bindemittel unter bestimmten Umständen vor dem Aushärten aufgrund zu geringer Eigenviskosität wegfließt, kann der verwendete Feinstkornanteil eine die Viskosität des Bindemittels erhöhende Eigenschaft aufweisen, beispielsweise indem er eine blättchenförmige, längliche oder spiralförmige Gestalt aufweist.
Der thermische Ausdehnungskoeffizient wird weiter verringert, wenn im Feinstkornbereich Zuschlagstoffe verwendet werden, die das Bindemittel sorptiv binden. Außerdem erhöht sich hierdurch auch in günstiger Weise die Viskosität, und es verringert sich das Schwindverhalten.
Gefährliche Scherspannungen werden vermieden, wenn die Zuschlagstoffe des Größtkornbereiches einen in der Nähe des Ausdehnungskoeffizienten des Bindemittels liegenden thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweisen. Ein vorteilhafter Wert des Ausdehnungskoeffizienten der Zuschlagstoffe in dem Größtkornbereich beträgt etwa 10 · 10^-6 bis 14 · 10^-6 m/mK.
Falls für einen jeweiligen Korngrößenbereich keine Zuschlagstoffe mit geeigneten Wärmeausdehnungskoeffizienten zu erhalten sind, kann dieser Korngrößenbereich auch aus unterschiedlichen Zuschlagstoffen mit unterschiedlichem Ausdehnungskoeffizienten bestehen, so daß sich im Zusammenwirken der gewünschte Ausdehnungskoeffizient ergibt.
In der Zeichnung ist in einem Diagramm ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Bei dem erfindungsgemäßen Reaktionsharzmörtel oder -beton ergibt sich der resultierende thermische Ausdehnungskoeffizient α _ges für die ausgehärtete Masse in erster Näherung nach der Formel &udf53;np40&udf54;&udf53;vu10&udf54;&udf53;vz3&udf54; &udf53;vu10&udf54;mit:

y _B = Volumenanteil des Bindemittels, bezogen auf die ausgehärtete Masse,
α _B = linearer thermischer Ausdehnungskoeffizient des Bindemittels unter Berücksichtigung des sorbtiv gebundenen Anteils des Bindemittels,
y _n = Volumenanteil des Korngrößenbereiches n an dem Gesamtvolumen der ausgehärteten Masse und
α _n = linearer thermischer Ausdehnungskoeffizient des in dem Kornbereich n verwendeten Zuschlagstoffes.

Wenn für das Gesamtvolumen 1 angesetzt wird, gilt für y&udf53;np40&udf54;&udf53;vu10&udf54;&udf53;vz3&udf54; &udf53;vu10&udf54;
Wegen technisch unvermeidbarer Lufteinschlüsse, die einen verhältnismäßig kleinen Volumenanteil ausmachen, gilt die Gleichung (2) nicht exakt.
Um die Scherspannungen der ausgehärteten Masse an der Grenzschicht zwischen dem Bindemittel und den Zuschlagstoffen klein zu halten, werden die Zuschlagstoffe für die einzelnen Korngrößenbereiche n so gewählt, daß der Korngrößenbereich mit der größten Korngröße auch den größten thermischen Ausdehnungskoeffizienten α aufweist und der thermische Ausdehnungskoeffizient α _n dann von Korngrößenbereich zu Korngrößenbereich bis auf einen Minimalwert abfällt, den er in dem Korngrößenbereich der jeweils verwendeten Feinstkornes erreicht. Es ergibt sich somit ein mit der Korngröße ansteigender thermischer Ausdehnungskoeffizient für die jeweils verwendeten Zuschlagstoffe.
Mit Hilfe einer Variationsrechnung lassen sich aus Gleichung (1) in Verbindung mit Gleichung (2) die einzelnen Volumenanteile y _n und die erforderlichen Ausdehnungskoeffizienten α _n bestimmen. Dabei vereinfacht sich die Berechnung, wenn die Sieblinie als Fullerlinie oder nach DIN 1045 vorgegeben ist und damit die Volumenanteile in den einzelnen Korngrößenbereichen festliegen, so daß lediglich die Ausdehnungskoeffizienten als Unbekannte zu berechnen und dementsprechende Materialien auszusuchen sind.
Insgesamt ergeben sich damit der in dem Diagramm veranschaulichte Aufbau bzw. die Zusammensetzung der Zuschlagstoffe für einen Kunstharzmörtel oder -beton mit einem Ausdehnungskoeffizienten im Bereich von 12 · 10^-6 m/mK. Dabei ist auf der Abszisse in einem logarithmischen Maßstab in bekannter Weise die Sieb- bzw. Korngröße in Millimetern angegeben, wobei der zwischen jeweils zwei benachbarten, mit Zahlen versehenen Abszissenwerten liegende Korngrößenbereich einem Korngrößenbereich n entspricht, in dem jeweils gleiches Material mit dem entsprechend der Berechnung festgelegten thermischen Ausdehnungskoeffizienten α _n liegt. Auf der linken Ordinate ist der Volumenanteil in Bruchteilen von 1 angegeben, so daß sich der Volumenanteil y _n eines Korngrößenbereiches in bekannter Weise aus der Differenz zweier entsprechend benachbarter Ordinatenwerte ergibt. Die Darstellung in der Figur weicht insoweit von der gewohnten Darstellung von Fullerlinien ab, als anstelle des Gewichtsanteils der Volumenanteil verwendet werden muß, da in den einzelnen Korngrößenbereichen unter Umständen Materialien mit unterschiedlichem spezifischen Gewicht verwendet werden, so daß eine Angabe des Gewichtsanteils zu beträchtlichen Fehlern führen könnte. Für eine beispielhafte Rezeptur hat die Sieblinie den in dem Diagramm veranschaulichten Verlauf und beginnt im Bereich des Feinstkornes bei einem Wert des Volumenanteils, der durch das Bindemittel ausgefüllt wird.
Auf der rechten Ordinate des Diagramms ist der thermische Ausdehnungskoeffizient α aufgetragen.
Wenn angenommen wird, daß in einem jeweiligen Korngrößenbereich gleiches Material verwendet wird, dessen Ausdehnungskoeffizient von dem in den übrigen Korngrößenbereichen verwendeten Material unterschiedlich ist, ergibt sich für den Verlauf des Ausdehnungskoeffizienten als Funktion der Korngrößenbereiche der in dem Diagramm veranschaulichte treppenförmige Verlauf. Zur Vermeidung von gefährlichen Scherspannungen in dem Großkornbereich y _n, der von 4 bis 16 mm reicht, wird für diesen Bereich ein Material mit einem verhältnismäßig nahe dem Ausdehnungskoeffizienten des Bindemittels liegenden Ausdehnungskoeffizienten, beispielsweise Quarzsand, verwendet. Da die Scherspannungen mit abnehmender Korngröße für die Festigkeit des ausgehärteten Kunststoffmörtels oder -betons weniger gefährlich sind, werden mit abnehmender Korngröße in den jeweiligen Korngrößenbereich n < N Materialien mit zunehmend geringerem Ausdehnungskoeffizienten eingesetzt, so daß der treppenförmige Verlauf des Ausdehnungskoeffizienten als Funktion der Korngröße in Richtung auf feineres Korn abfällt. Um die Haftung des Bindemittels an dem Größtkorn zu verbessern, kann der Zuschlagstoff dieses Bereiches vor dem Mischen mit einem oberflächenaktiven Mittel, einem Tensid, benetzt werden, wodurch später größere Scherspannungen ohne die Gefahr von Ablösungen aufgenommen werden können. Auch eine sorptive Bindung wirkt sich günstig auf die Haftfestigkeit zwischen den Zuschlagstoffen und dem Bindemittel aus.
Da unter Umständen für den Bereich des Feinstkornes keine kostengünstigen Zuschlagstoffe mit geringem Ausdehnungskoeffizienten zur Verfügung stehen, ist es auch möglich, in dem Sieblinienbereich unterhalb 0,5 mm, d. h. bezogen auf die Figur, etwa für die Korngrößenbereiche n = 1, 2, 3 Materialien zu verwenden, deren Ausdehnungskoeffizient größer als der Ausdehnungskoeffizient des Materials für den Korngrößenbereich n = 4 ist.
Ersichtlich erhält der gemäß dem Diagramm aufgebaute Reaktionsharzmörtel oder -beton eine Materialzusammensetzung der Füllstoffe derart, daß in dem oberen Bereich der Sieblinien in einem jeweiligen Korngrößenbereich der thermische Ausdehnungskoeffizient größer als in dem benachbarten Korngrößenbereich mit kleinerem Korndurchmesser, bzw. kleiner ist als in dem benachbarten Korngrößenbereich mit größerem Korndurchmesser. Die Volumenanteile y _n der einzelnen Zuschlagstoffe sind dabei unter Berücksichtigung des Volumenanteils y _B und des Ausdehnungskoeffizienten α _B des Bindemittels derart bemessen, daß der resultierende lineare Ausdehnungskoeffizient der ausgehärteten Masse bei 12 · 10^-6 m/mK liegt.
Da der resultierende thermische Ausdehnungskoeffizient α _ges nicht streng linear von den in Gleichung (1) angegebenen Parametern abhängig ist, ergibt sich ein tatsächlicher Ausdehnungskoeffizient der ausgehärteten Masse der gegebenenfalls 5 bis 15% kleiner als der berechnete Wert ist, was jedoch ohne weiteres durch geringfügige Korrektur der Volumenanteile der einzelnen Zuschlagstoffe berücksichtigt werden kann.
Ein Grund für das Abweichen des tatsächlichen Ausdehnungskoeffizienten von dem theoretischen Wert liegt neben den Lufteinschlüssen in Anisotropien des Längenausdehnungskoeffizienten der Zuschlagstoffe.
Nachstehend sind eine Reihe von Rezepturen als Beispiele angegeben.

Beispiel 1

Bindemittel:

Epoxidharz, Volumenanteil 0,135,
Wärmeausdehnungskoeffizient 46 · 10^-6 m/mK

Kornbereich bis 0,08 mm:

Lithiumsilicat, Volumenanteil 0,072,
Wärmeausdehnungskoeffizient 0,5 · 10^-6 m/mK

Kornbereich 0,1-0,3 mm:

Quarzgut und Glaspulver mit einem gesamten Volumenanteil von 0,145, und zwar entfallen davon 66 Volumenprozent auf Quarzgut und 34 Volumenprozent auf Glaspulver, Wärmeausdehnungskoeffizient des Gemisches 1,7 · 10^-6 m/mK

Kornbereich 0,7-1,2 mm:

Schamotte und Quarzsand mit einem Gesamtvolumenanteil von 0,166, wovon 86% auf Schamotte und 14% auf Quarzsand entfallen, Wärmeausdehnungskoeffizient des Gemisches 4,3 · 10^-6 m/mK

Kornbereich 2-5 mm:

Granit und Siliciumkarbid mit einem Gesamtvolumenanteil von 0,166, wovon etwa 50% auf Granit und 50% auf Siliciumkarbid entfallen, Wärmeausdehnungskoeffizient des Gemisches 7 · 10^-6 m/mK

Kornbereich 5-8 mm:

Granit und Quarzsand mit einem Gesamtvolumenanteil von 0,125, wovon 60% auf Granit und etwa 40% auf Quarzsand entfallen, Wärmeausdehnungskoeffizient des Gemisches 9 · 10^-6 m/mK

Kornbereich 8-16 mm:

Split, Volumenanteil 0,187,
Wärmeausdehnungskoeffizient 11 · 10^-6 m/mK

Um Scherspannungen beim Aushärten des Kunststoffes abzubauen, sind den Zuschlagstoffen noch Mikrohohlkugeln beigemischt, deren Volumenanteil etwa 0,01 beträgt und die in der ausgehärteten Masse selbst keinen Ausdehnungskoeffizienten aufweisen.
Der Quarzsand des Kornbereichs 0,7-1,2 mm und der Quarzsand des Kornbereichs 5-8 mm wurden mit Aminosilan als Haftvermittler vorbehandelt, um die Haftung des Epoxidharzbindemittels an dem Quarzsand zu verbessern. Die Haftvermittlermenge selbst liefert keinen nennenswerten Beitrag zum Gesamtvolumen und blieb deswegen unberücksichtigt.
Bei dem auf diese Weise erhaltenen Kunstharzbeton oder -mörtel steigt der Wärmeausdehnungskoeffizient von Kornbereich zu Kornbereich monoton an und es ergibt sich ein mittleres berechnetes α von etwa 11,6 · 10^-6 m/mK.

Beispiel 2

Mit Ausnahme eines Teils der Feinstzuschlagstoffe steigt bei diesem Beispiel der Wärmeausdehnungskoeffizient von Kornbereich zu Kornbereich monoton an.
Bindemittel:

Methylmethacrylat mit geringen Mengen an chlorierten Weichmachern, Volumenanteil 0,130, Wärmeausdehnungskoeffizient 60 · 10^-6 m/mK

Kornbereich bis 0,05 mm:

Kreide und Glimmer mit einem gesamten Volumenanteil von 0,11, und zwar entfallen davon 63% auf Kreide und etwa 37% auf Glimmer, Wärmeausdehnungskoeffizient beider Materialien 8 · 10^-6 m/mK

Kornbereich 0,05-0,1 mm:

Glaspulver und Quarzgut mit einem gesamten Volumenanteil von 0,089, wovon etwa 49% auf Glaspulver und 51% auf Quarzgut entfallen, Wärmeausdehnungskoeffizient des Gemisches 2,2 · 10^-6 m/mK

Kornbereich 0,1-0,3 mm:

Quarzgut und Quarzsand mit einem Gesamtvolumenanteil von 0,128, wovon etwa 67% auf Quarzgut und 33% auf Quarzsand entfallen, Wärmeausdehnungskoeffizient des Gemisches 4,3 · 10^-6 m/mK

Kornbereich 0,7-1,2 mm:

Quarzgut und Quarzsand mit einem Gesamtvolumenanteil von 0,128, wovon 48% auf Quarzgut und 51% auf Quarzsand entfallen, Wärmeausdehnungskoeffizient des Gemisches 6,5 · 10^-6 m/mK

Kornbereich 3-5 mm:

Granit, Volumenanteil 0,192,
Wärmeausdehnungskoeffizient 7 · 10^-6 m/mK

Kornbereich 5-8 mm:

Granit und Quarzsand mit einem Gesamtvolumenanteil von 0,192, wovon etwa 60% auf Granit und 40% auf Quarzsand entfallen, Wärmeausdehnungskoeffizient des Gemisches 9 · 10^-6 m/mK

Bei dem genannten Quarzsand handelt es sich um natürlich vorkommenden Quarzsand, während mit Quarzgut ausgeschmolzener und erneut zerkleinerter Quarz bezeichnet wird, der auf diese Weise weitgehend von Verunreinigungen befreit ist, im Gegensatz zu dem vorerwähnten Quarzsand.
Unter der Annahme, daß in dem Gemisch 0,033 Volumenanteile Luft enthalten sind, ergibt sich ein mittlerer berechneter Wärmeausdehnungskoeffizient 13,3 · 10^-6 m/mK.

Beispiel 3

Der Wärmeausdehnungskoeffizient steigt von Kornbereich zu Kornbereich monoton an, wobei im Feinstkornbereich von 0,005-0,3 mm Zuschlagstoffe mit höherem Wärmeausdehnungskoeffizienten und thixotropierenden Eigenschaften verwendet werden.
Bindemittel:

Methylmethacrylat, Volumenanteil 0,126,
Wärmeausdehnungskoeffizient 60 · 10^-6 m/mK

Kornbereich bis 0,005 mm:

Thixotropiemittel z. B. Chrysotil-Serpentin Asbest, Volumenanteil 0,033,
Wärmeausdehnungskoeffizient 9 · 10^-6 m/mK

Kornbereich bis 0,02 mm:

Kreide, Volumenanteil 0,08,
Wärmeausdehnungskoeffizient 8 · 10^-6 m/mK

Kornbereich 0,1-0,3 mm:

Quarzsand und Quarzgut mit einem Gesamtvolumenanteil von 0,098, wovon 31% auf Quarzsand und 69% auf Quarzgut entfallen, Wärmeausdehnungskoeffizient des Gemisches 4,1 · 10^-6 m/mK

Kornbereich 0,7-1,2 mm:

Schamotte gebrannt und Siliciumkarbid mit einem Gesamtvolumenanteil von 0,13, und zwar entfallen davon 50% auf Schamotte und 50% auf Siliciumkarbid, Wärmeausdehnungskoeffizient des Gemisches 5,5 · 10^-6 m/mK

Kornbereich 2-5 mm:

Dolomitgestein und Granit mit einem Gesamtvolumenanteil von 0,163, wovon etwa die Hälfte auf Dolomitgestein und die andere Hälfte auf Granit entfällt, Wärmeausdehnungskoeffizient des Gemisches 7 · 10^-6 m/mK

Kornbereich 5-8 mm:

Dolomitgestein und Quarzsand mit einem Gesamtvolumenanteil von 0,163, wovon etwa 64% auf Dolomitgestein und 36% auf Quarzsand entfallen,
Wärmeausdehnungskoeffizient des Gemisches 8,8 · 10^-6 m/mK

Kornbereich 8-16 mm:

Granit und Kies mit einem Gesamtvolumenanteil von 0,206, das zur Hälfte aus Granit und zur anderen Hälfte aus Kies besteht, Wärmeausdehnungskoeffizient des Gemisches 9 · 10^-6 m/mK

Um die Benutzung der Zuschlagstoffe mit dem Kunstharz zu verbessern, ist ein Tensid in Gestalt von Octylalkohol zugesetzt, dessen Volumenanteil gegenüber dem Volumen der Zuschlagstoffe jedoch vernachlässigbar ist.
Der so erhaltene Kunststoffbeton oder -mörtel weist einen mittleren Wärmeausdehnungskoeffizient 14,0 · 10^-6 m/mK auf.

Beispiel 4

Bindemittel:

Polymethylmethacrylat, Volumenanteil 0,115,
Wärmeausdehnungskoeffizient 65 · 10^-6 m/mK

Kornbereich 50 · 10^-6 m:

Mikroglaskugeln mit einem Volumenanteil von 0,046,
Wärmeausdehnungskoeffizient 4 · 10^-6 m/mK

Kornbereich bis 0,06 mm:

Calcit-Kalziumkarbonat, Volumenanteil 0,085,
Wärmeausdehnungskoeffizient 6 · 10^-6 m/mK

Kornbereich 0,06-0,2 mm:

Siliciumkarbid, Volumenanteil 0,046, Wärmeausdehnungskoeffizient 7 · 10^-6 m/mK

Kornbereich 0,2-1,2 mm:

Quarzsand und Korund mit einem Gesamtvolumenanteil von 0,226, wovon 61% auf Quarzsand und ca. 39% auf Korund entfallen, Wärmeausdehnungskoeffizient des Gemisches 9,7 · 10^-6 m/mK

Kornbereich 3-8 mm:

Quarzsand, Volumenanteil 0,435,
Wärmeausdehnungskoeffizient 12 · 10^-6 m/mK

Das fertige Gemisch enthält etwa 0,046 Volumenanteile Luft, die sich nicht mehr entfernen lassen. Der mittlere Wärmeausdehnungskoeffizient des fertig abgebundenen Kunstharzbetons oder -mörtels berechnet sich zu 16,2 · 10^-6 m/mK.
An einem Prüfkörper mit den Abmessungen 4 · 4 · 16 cm³ wurden tatsächliche Wärmeausdehnungskoeffizienten von 12,9 · 10^-6 m/mK und 13,1 · 10^-6 m/mK gemessen. Ein Prüfkörper der Größe 10 · 15 · 75 cm³, hergestellt nach dem obigen Rezept, ergab im Labor einen Wärmeausdehnungskoeffizienten von 14,4 · 10^-6 m/mK.
Die Abweichungen des tatsächlich gemessenen Wärmeausdehnungskoeffizienten von dem theoretisch berechneten Wert sind eine Folge mehrerer Einflüsse, nämlich der sorptiven Bindung des Bindemittels an einigen Zuschlagstoffen, der Adsorption von Luft an Calcit-Calciumcarbonat sowie Anisotropien der einzelnen Zuschlagstoffe, die in unterschiedlichen Raumrichtungen unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten zeigen. Schließlich ist zu berücksichtigen, daß bei kleiner werdendem Prüfkörper mehr oder weniger starke Abweichungen der Zusammensetzung der Zuschlagstoffe von dem obigen Rezept zu erwarten sind, was sich in unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten niederschlägt.
In den Rezepten der Beispiele 1 bis 4 sind eine Reihe von geeigneten Materialien für Zuschlagstoffe angegeben; insgesamt kommen jedoch folgende Materialien als Zuschlagstoffe in Frage, die in geeigneten Mengenanteilen in den einzelnen Rezepten Verwendung finden können:
&udf53;sb37,6&udf54;&udf53;el1,6&udf54;&udf53;ta1,6,,24:30:37,6&udf54;&udf53;tk1&udf54;&udf53;fe&udf54;&udf53;tk&udf54;&udf53;tz,5&udf54; &udf53;tw,4&udf54;&udf53;sg8&udf54;\Material fÝr die Zuschlagstoffe\ mittlerer linearer&udf50;Ausdehungskoeffizient&udf53;tz5,10&udf54; &udf53;tw,4&udf54;&udf53;sg9&udf54;\oxidkeramische Sinterprodukte, Quarzgut, keramische Spezialgl¿ser, Silkate der Metalle Aluminium, Lithium und Zirkon sowie Glaskeramik\ 0,5¤´¤10°Hþ6°h¤m/mK&udf53;tz5&udf54; \Graphit, Porzellanmehle, keramische Sinterstoffe, Spezialgl¿ser, Schamottemehl roh und gebrannt\ 3^4¤´¤10°Hþ6°h¤m/mK&udf53;tz5&udf54; \Diabas, Polyphyr, Granit, Dolomit, Gneise, Basalte, Siliciumkarbid, Steingut, Steinzeug\ 5^7,5¤´¤10°Hþ6°h¤m/mK&udf53;tz5&udf54; \Quarzsande und Kies, Split\ 11^12¤´¤10°Hþ6°h¤m/mK&udf53;tz&udf54; &udf53;te&udf54;

Claims

1. Reaktionsharzmörtel oder -beton, bestehend aus einem Reaktionsharz als Bindemittel, in das Zuschlagstoffe unterschiedlicher Korngröße als Füllstoffe eingebettet sind, wobei die Volumenanteile der einzelnen Korngrößenbereiche der Zuschlagstoffe im wesentlichen entsprechend einer Fullerlinie bzw. einer Sieblinie nach DIN 1045 bemessen sind, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest im oberen Bereich der Sieblinie in einem jeweiligen Korngrößenbereich der thermische Ausdehnungskoeffizient der Zuschlagstoffe größer als in dem benachbarten Korngrößenbereich mit kleinerem Korndurchmesser bzw. kleiner ist als in dem benachbarten Korngrößenbereich mit größerem Korndurchmesser und daß die Volumenanteile der einzelnen Zuschlagstoffe unter Berücksichtigung des Anteils und des Ausdehnungskoeffizienten des Bindemittels derart bemessen sind, daß der lineare Ausdehnungskoeffizient der ausgehärteten Masse zwischen 9 · 10^-6 m/mK und 15 · 10^-6 m/mK liegt.

2. Reaktionsharzmörtel oder -beton nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß über den gesamten Bereich der Sieblinie in einem jeweiligen Korngrößenbereich der thermische Ausdehnungskoeffizient größer ist als in dem benachbarten Korngrößenbereich mit kleinerem Korndurchmesser bzw. kleiner ist als in dem benachbarten Korngrößenbereich mit größerem Korndurchmesser.

3. Reaktionsharzmörtel oder -beton nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß lediglich in den Kornbereichen unter 0,5 mm der Sieblinie der Ausdehnungskoeffizient größer ist als in den Kornbereichen oberhalb 0,5 mm der Sieblinie.

4. Reaktionsharzmörtel oder -beton nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Feinstkornbereich der Sieblinie Zuschlagstoffe mit einem Durchmesser von weniger als 0,05 mm vorhanden sind.

5. Reaktionsharzmörtel oder -beton nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Größtkornanteil der Sieblinie einen Durchmesser von höchstens 32 mm aufweist.

6. Reaktionsharzmörtel oder -beton nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Feinstkornanteile eine die Viskosität des Bindemittels erhöhende Eigenschaft aufweisen.

7. Reaktionsharzmörtel oder -beton nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Feinstkornteile blättchenförmige Gestalt aufweisen.

8. Reaktionsharzmörtel oder -beton nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Feinstkornanteile längliche oder spiralförmige Gestalt aufweisen.

9. Reaktionsharzmörtel oder -beton nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Feinstkornanteile der Zuschlagstoffe das Bindemittel sorptiv bindende Anteile aufweisen.

10. Reaktionsharzmörtel oder -beton nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuschlagstoffe des Größtkornbereiches einen in der Nähe des Ausdehnungskoeffizienten des Bindemittels liegenden thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweisen.

11. Reaktionsharzmörtel oder -beton nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuschlagstoffe des Größtkornbereiches einen Ausdehnungskoeffizienten von etwa 12 · 10^-6 m/mK aufweisen.

12. Reaktionsharzmörtel oder -beton nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein jeweiliger Korngrößenbereich aus Zuschlagstoffen mit unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten besteht.