DK153801B - Sammenfoejning til vejbelaegninger - Google Patents

Description

DK 153801 B

Den foreliggende opfindelse angår en dilationsfuge, især til brug ved vejbelægninger, og med et mellem fugens vægge anbragt elastomert, hult udfyldningselement med me-talendeplader, hvormed udfyldningslegemet fastholdes i fu-** gen ved hjælp af formstof.

En sådan fuge er kendt fra beskrivelsen til GB patent nr. 1.225.382. Det elastomere udfyldningslegeme optager ved en elastisk deformation de længdeudvidelser, som optræder ved dilationsfugen, men på grund af det elastomere legemes 10 fra det omgivende materiales afvigende egenskaber er påvirkningerne ved metalendepladerne, fx fra hurtigtkørende trafik og på grund af temperaturforhold meget store. Fastholdelsen af udfyldningslegemet i fugen volder derfor ofte problemer.

Problemerne med fastholdelsen skyldes blandt andet, i5 at formstof normalt har en anden temperaturudvidelseskoef ficient end metalendepladerne og det omgivende materiale, der normalt er beton eller asfaltbeton.

I henhold til opfindelsen løses disse problemer ved at dilationsfugen er ejendommelig ved det i den kendeteg-20 nende del af krav 1 angivne. Sammenbindingen mellem endepladerne og den tilgrænsende beton forstærkes ved en kombineret virkning af flere effekter. Den anvendte tokomponent-harpiksmørtel udmærker sig ved tilnærmelsesvis den samme vedhæftning som ren epoxy, men har mindre varmeudvidelsesko-25 efficient. Herved reduceres de bøjningsspændinger, som opstår i samlingen ved temperaturvariationer, men det er stadig nødvendigt med et spændingsstabiliserende element i formstoffet. Dette element udgøres af endepladens fastlåsningsorganer, der ud over at sikre en god vedhæftning til ende-30 pladen virker som en stabiliserende armering i formstoffet.

Ifølge opfindelsen kan fastlåsningsorganerne være en snoet stang, som er fastgjort til og strækker sig ud langs den ydre overflade af hver metalende, idet stangen fortrinsvis har cirkulært tværsnit, og/eller være en armeringsstang med 35 udvendige fremspring og/eller følge en i det væsentlige sinusformet bane, idet snoningerne fortrinsvis ligger i et plan, som er i det væsentlige parallelt med vejoverfladen, og idet fastlåsningsorganet fortrinsvis strækker sig i det væsentli- γγδ 1 an/te Kain 1 aorirr/lan a -F es +- al aefnmara al amanf

DK 153801 B

2

Ud over at stangen forøger det areal, hvormed metallet er i kontakt med mørtelen, virker stangen med sit buede forløb også stabiliserende og armerende på mørtelbinde-laget, som derved opnår egenskaber, som nærmer sig den om-5 givende beton. Endelig udgør stangen ved sin indstøbning en sikkerhedsfaktor, der gør, at dilationsfugen ikke kan revne, dersom adhæsionen mellem metal og mørtel skulle svigte.

I henhold til en foretrukken udførelsesform er bin-10 demidlet nærmere udformet som angivet i krav 3. Ved blokeringen af isocyanatgrupperne gøres disse ufølsomme over for fugtighed, der ofte er et problem, når mørtelblandingen skal ske under ugunstige forhold udendørs. Blokeringen ophæves dog, når aminerne i den anden komponent kom-^5 mer til stede, hvorved der dannes komplekse polyureider, der indgår i bindemidlet.

For ved mørtelen at opnå termiske og mekanisme egenskaber, der ligger så tæt op til den omgivende betons eller asfaltbetons, gives mørtelen en sammensætning som an-2^ givet i krav 4.

En udførelsesform for opfindelsen skal nu særligt beskrives i form af et eksempel på en fuge ifølge opfindelsen under henvisning til tegningen, som viser et tværsnit af to ved siden af hinanden liggende sektioner af en 25 vej, som er tilvejebragt på en bro.

På tegningen omfatter vejen nabosektioner 2,4 af konventionel beton fremstillet på stedet på det underliggende, ikke viste brodæk. Mørtelsektionerne 2,4 er i overensstemmelse med accepteret vejfremstillingspraksis bl.a. anbragt med et 30 mellemrum 6 til optagelse af varmeudvidelse fremkaldt ved forandring i omgivelsernes temperatur.

Liggende over betonsektionerne 2,4 er der igen på konventionel måde med mellemrum anbragt bitumenholdige sektioner 8,10, hvis overflade kan omfatte en slidoverflade for vejen 35 eller kan være forsynet med en separat belægning til dannelse af den faktiske slidoverflade. Som vist på figuren overskrider mellemrummet mellem de bitumenholdige sektioner 8,10 mellemrummet mellem betonsektionerne 2,4 for at tillade dannelsen 3

DK 153801 B

af en fuge med et udfyldningslegeme, som er effektiv til at tilvejebringe en kontinuation af vejoverfladen tværs over ekspansionsmellemrummet.

Deh omhandlede fuge har et aflangt udfyldningslegeme 12 af en 5 passende elastomer, der strækker sig i det væsentlige langs hele længden af ekspansionsmellemrummet mellem vej sektionerne. Elastomeren, som er af en for fagmanden vfelkéndt type, fx af neopren, er hensigtsmæssigt en extruderet profil, som i denne udførelsesform har fire hulheder med uregelmæssigt hexagonalt tværsnit som strækker sig gennem hele elementets længde. Den normale øvre overflade af udfyldningslegemet 12, som delvis danner bro over hele mellemrummet mellem vejsektionerne, er bølgeformet, mens den nedre overflade af elementet er tilsvarende bølgeformet til tilvejebringelse af gode bøjningsegenskaber.

15 Forbundet til ydersiderne af elastomeren er der metal- endeplader 14,16, som også strækker sig langs længden af elementet 10. Pladerne 14,16 er holdt på plads ved at de er boltet til samvirkende metalplader 18 og 20 som strækker sig langs elementets 12 længde inden i de ydre hule sektioner. De ydre 20 ender af de øvre bølgeforme på det elastomere element 12 overlapper endepladerne 14,16 for at undgå at disse udgør en del af vejens slidoverflade.

De fritliggende overflader på endepladerne 14,16 er forsynet med fastlåsningsorganer i form af armeringsstænger 22,24, 25 som er i det væsentlige sinusformet snoet i et plan parallelt med vejoverfladens plan. Stængerne, som er fastgjort i deres toppunkter til endepladerne ved svejsning eller på lignende måde, strækker sig på tværs af endepladerne i et omfang beregnet til at tilvejebringe passende fastlåsning med en harpiksmørtel, 30 som med. udfyldningslegemet 12 danner den resterende del af sam menføjningen, og for i passende omfang at fordele og derved aflaste lokal spænding fremkaldt inden for harpiksen. Den lokale spænding menes at fremkomme ved grænsefladen mellem pladerne 14,16 og harpiksmørtlen såvel som inden for selve mørtlen.

35 Armeringsstængerne 22,24 danner sammen med endeplader ne og elastomeren et forfabrikeret system, som kan transporteres intakt til vejstedet og installeres inden for ekspansionsmellemrummet mellem vejsektionerne. Som det også er vist T"\ S -F π /rnvAr\ Λν øive 4* λτηλΊ· r· n 4- #Ά ·*—V* λ 1 ø a *ί ·Ρλυ·1λ /ί 4· *ί 1 β 4 AM ø μ

DK 153801B

4 mellemrummet således at endepladerne 14,16 overlapper de ved siden af hinanden liggende ender af betonsektionerne 2,4.

Med udfyldningslegemet installeret inden for installations -mellemrummet fuldendes fugen ved at støbe harpiksmørtel ^ ind i den hulhed som dannes af endepladerne 14,16, betonsektionerne 2,4 og de bitumenholdige sektioner 8,10 efter at disses frie overflader er blevet passende rengjort og præpareret.

Efter rengøring og præparering støbes en harpiks, som 10 ved denne udføreisesform er i form af en har~ piksmørtel, ind i ekspansionsmellemrummet til tilvejebringelse af en kontinuitet af vejoverfladen med elastomeren 12. Harpiksemørtlen indbefatter et aggregat bestående af en passende blanding af kalksten, sand og grus, idet forholdet mellem aggregat og harpiks ligger inden for området 75-85% aggregat til dannelse af en selvudglattende væske.

Harpiksmørtelen omfatter to komponenter, hvoraf den ene er en blanding af polyureider og en epoxyharpiks, 20 fortrinsvis i forholdet 45-80% polyureider til 20-55% epoxyharpiks og kan indbefatte strækkemidler og blødgørere til at reducere prisen og til indstilling af de fysiske egenskaber.

Hensigtsmæssigt kan denne komponent vindes ved at blande 25 20-50 dele af en flydende epoxyharpiks, typisk en sådan som sælges under varemærket "Epikote" ®828 eller "DX 214" ® fra Shell, "DER 74,75" ®fra Dow Chemical eller en hvilken som helst tilsvarende harpiks og 50-80 dele af et polyisocyanat som indeholder 2-6% NCO-grupper blokeret med en fenol. Omsætningen med 30 fenol gør NCO-grupperne ufølsomme over for fugtighed, hvilket repræsenterer en betydelig teknisk fordel; disse blokerede iso-cyanatgrupper reagerer imidlertid med hydrogen fra kraftigt basiske amingrupper som fortrænger fenolen til dannelse af komplexe polyureider.

35 Eksempler på velegnede polyisocyanater er forpolymerer af toluen-di-isocyanat og polyætere, fortrinsvis ligekædede polyætere baseret på polyoxypropylen, polyoxybutylen eller copolymerer af polyoxypropylen og polyoxybutylen med polyoxy- 5

DK 153801 B

ætylener. Molekylvægten for disse polyætere og deres andel i forhold til diisocyanatet bestemmes ved at fastholde det ovennævnte NCO-indhold på 2-6%, mens man bibeholder den lavest muligt viskositet for det blokerede polyisocyanat.

** Det har vist sig at viskositeter mellem 20.000 og 150.000 centipoise ved 20°C er velegnede til anvendelse i det foreslåede system. Det er velkendt for fagmanden at variationen af kæder og deres kombination er praktisk talt ubegrænsede med dette materiale. I stedet for polyætere kunne man anvende poly- 10 estere, selv om de førstnævnte foretrækkes på grund af deres bedre modstand mod hydrolyse og deres lavere viskositet.

Fenolen kan være fenol selv eller substituerede fenoler, såsom kresoler, t-butylfenol eller nonylkresol.

Der kan sættes blødgøringsmidler eller modificeringsmid-ler til den første komponent for at indstille viskositeten til det ønskede niveau; eksempler på sådanne indbefatter dibutyl-ftalat, deoktylftalat, dioktyladipat og "Dutrex" Blødgø-ringsmidler'ne eller modificeringsmidlerne tilsættes hensigtsmæssigt i mængder på mellem 3 og 20% beregnet i forhold til 20 epoxyharpiks + polyureidbindemiddel.

Den alifatiske eller cykloalifatiske polyamin kan være trimetylhexametylendiamin, N-(2-aminoætyl)-piperazin, isofo-rondiamin, 2-aminocyklohexylmetan eller 3,3,-dimetyl-4/4l- diamin-dicyklohexylmetan.

25

Den væsentlige egenskab ved disse aminer er at de ikke alene reagerer normalt med epoxygrupper men at de også forskyder den fenolblokerende gruppe ved stuetemperatur til dannelse af et polyureid med isocyanatgruppen. Dette er et grundlæggende princip ved fremgangsmåden, da polyureidet, som er fuldstæn- 30 digt foreneligt med epoxyen, giver et harpikskomplex, som udviser stor flexibilitet, selv ved lave temperaturer (-20 C).

Mængden af polyamid bør være i det væsentlige støkiometrisk i forhold til den samlede mængde af epoxyharpiks og poly-isocyanat-forpolymeren.

35 por de ovenfor angivne foretrukne relative vækstandele af epoxyharpiks og polyisocyanat er denne mængden sædvanligvis fra ca. 7 til ca. 20 vægt% af den samlede væg af epoxyharpiks 6

DK 153801 B

og polyureid.

Der kan sættes modificeringsmidler til den anden komponent for at nedsætte prisen af slutproduktet mens man forbedrer befugteligheden for betonen eller andre overflader af de 5 sektioner, til hvilke harpiksen skal klæbe.

Velegnede modificeringsmidler indbefatter fx kultjærebeg med en viskositet mellem 10 og 40 EVT og harpikser af koumaron-typen og koumaron-inden-typen svarende til dem der sælges under varemærket "Necires EPXL" af Cindu Neville Chimie, idet disse produkter alene som angives som eksempler.

Den foretrukne mængde af et eller flere strækmidler i den anden komponent er fra 10-100 vægt% af den samlede vægtmængde af epoxyharpiks + polyureid. Det således vundne bindemiddel har særligt fordelagtige egenskaber, hvilket kan demon-15 streres ved en træk-forlængelses-prøve på et iso-prøvestykke med en hastighed på 10 mm/min. En sammenligningsprøve er angivet nedenfor.

En standardepoxy vindes fra en flydende harpiks såsom "DX 214 ® fra Shell og "Versamide" ®140 fra Schering, og her-20 sættes ca. 45% strækmiddel dannet af kultjærebeg.

Bindemidlet ifølge opfindelsen udgøres af 50% polyureid vundet ved at omsætte et polyisocyanat med 3% NCO med 3,3'-dimetyl-4,4,-diaminodic^clohexylmetan, 20% epoxyharpiks vundet ved at omsætte "DX 214" ^ med den samme diamin og 30% 30 EVT 25 kultjærebeg.

Resultaterne er som følger: ved 20°C: Forlængelsen er 30-45% for standardepoxyharpiksen 200% for det foretrukne bindemiddel ifølge opfindelsen.

30 Trækstyrken er 30-45 bar for epoxyharpiksen og ca. 45 bar for det foretrukne'bindemiddel. ved -15°C; Forlængelsen er ca. nul og trækstyrken over 300 kg for standardepoxyen mens forlængelsen er over 100% og trækstyrken ligger mellem 100 og 150 bar 35 for det ifølge opfindelsen anvendte bindemiddel.

Den spænding som overføres til betonen vil være betydeligt mindre ved anvendelse af bindemidlet ifølge opfindelsen

DK 153801 B

7 end den vil være i tilfælde hvor der anvendes en konventionel epoxyharpiks.

Den ifølge opfindelsen anvendte harpiks, navnlig når den anvendes til en sammenføjning mellem vejsektioner, blandes hensigtsmæssigt før støbning med et fyldstof, typisk i form af et aggregat som er effektivt til dannelse af en harpiksmørtel. I det tilfælde hvor harpiksen er i form af to komponenter kan aggregatet fortrinsvis tilsættes eller indlejres i den første eller i den anden komponent før blandingen af .10 disse to foregår. Et passende aggregat omfatter en blanding af kalk, sand og sten udvalgt til .i harpiksmørtlen at give den tættest mulige tilpasning til-de.termiske og:mekaniske egenskaber hos vejens beton og bitumenholdige sektioner.

15 ™

Eksempel

Harpiksen blandes i forvejen ud fra to komponenter på følgende måde:

Komponent 1: 2q 30 dele "DER 74,75" ® epoxyharpiks 70 dele flydende forpolymer med en gennemsnitlig molekylvægt på 2.080 indeholdende 3% NCO blokeret med fenol, vundet ved omsætning mellem et overskud af toluen-diisocyanat og polypropylenglykol 2^ 8 dele dibutylftalat

Komponent 2: 15 dele 3,3' -dimetyl-4,4 1-diaminodicyklohexylirietan 50 dele 30 EVT kultjærebeg

Efter hærdning ved polymerisation, som kan accelereres ved opvarmning, udviser blandingen følgende egenskaber: 15-20°C: Trækstyrke 40-50 bar

Forlængelse 150% til -15°C: Trækstyrke 100-150 bar 35 Forlængelse 100%.

Muligheden for at præfabrikere udfyldningslegemet med dets endeplader på en fabrik før installeringen på stedet giver en yderligere fordel. Legemets kontur kan være konstrueret 8

DK 153801 B

således at den passer til vejens tværsnitsprofil idet den efter behov følger dennes hvælving eller tværhældning. Dette har tendens til at blive særlig kritisk i den inderste sektion af vejbanen, som kan indbefatte en højere grad af hvælving.

5 Et træk ved fugen er, at den kan indbefatte opstående kantsten som ligger på linje med midterområdet og kantbjælker. Flexibiliteten i elastomerens udvidelse tillader at den installeres i disse specielt fabrikerede sektioner i et stykke uden behov for et specielt samlingsarrangement.

10 Ud over at give de egenskaber som er nødvendige til at rumme udvidelsen af strukturen giver den foreståede ekspansionssammenføjning således også en vandtæt sammenføjning. Dette reducerer angreb på strukturen som følge af korrosion eller erosion lige som det til et minimum reducerer de deraf resul-15 terende skadelige virkninger på dens udseende.

I det på figuren viste eksempel dannes sammenføjningsharpiksmørtlen ud fra 17% bindemiddél, der er sammensat som angivet i den ovenfor viste formel, og 83% 0/15 mm aggregat.

Før polymerisationen har den udseende af en viskos pasta som 20 klæber udmærket til betondækket, til endepladernes sider og til den bitumenholdige beton, og dets egenskaber er vist ved følgende prøve, der viser værdien af denne fremgangsmåde.

Hvis en betoncementflise på 50 x 10 cm dækket med 3 mm polymeriseret lag af den ovennævnte mørtel underkastes en 25 række varmechok mellem -40° og +20° river belægningen sig ikke løs og der dannes ingen revner i betonen.

Hvis man gennemfører den samme prøve med en mørtel af samme formel, baseret på en klassisk epoxyharpiks, bryder betonen itu.

Det vil forstås, at idet opfindelsen er blevet beskrevet under henvisning til tilvejebringelse af en sammenføjning mellem sektioner af veje på en bro, vil den på lignende måde kunne anvendes på en hvilken som helst vejbane konstrueret i sektioner, der er placeret med indbyrdes afstand til at rumme termisk fremkaldte forandringer. Opfindelsen kan således lige så godt anvendes til at tilvejebringe en sammenføjning mellem sektioner af en hvilken som helst struktur, såsom støttemure ..gg bygninger, hvor der på tilsvarende måde må være , et mellemrum mellem sektionerne.

Claims (4)

1. Dilationsfuge, især til brug ved vejbelægninger, og med et mellem fugens vægge anbragt, hult udfyldningslegeme ^ med metalendeplader, hvormed udfyldningslegemet fastholdes i fugen ved hjælp af formstof, kendetegnet ved at formstoffet er en mørtel, hvis bindemiddel er reaktionsproduktet af en blanding af to komponenter, nemlig en blanding af flydende epoxyharpiks og en blokeret polyisocyanat-forpolymer som første komponent og en alifatisk eller cy-kloalifatisk polyamin som anden komponent, hvilken mørtel omslutter på metalpladerne tilvejebragte organer til fastlåsning af mørtelen og til fordeling af lokale spændinger i denne.

2. Fuge ifølge krav 1, kendetegnet ved, at fastlåsningsorganet er en snoet stang, som er fastgjort til og strækker sig ud langs den ydre overflade af hver metalende, idet stangen fortrinsvis har cirkulært tværsnit og/eller en armeringsstang med udvendige fremspring og/eller følger en i det væsentlige sinusformet bane, idet snoningerne fortrinsvis ligger i et plan, som er i det væsentlige parallelt med fugens overkant, og idet fastlåsningsorganet fortrinsvis strækker sig i det væsentlige langs hele længden af det elastomere element.

3. Fuge ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at den første komponent indeholder fra 20 til 50. vægtdele flydende epoxyharpiks og 50 til 30 dele af en polyiso-cyanat-forpolymer, der indeholder 2 til 6% isocyanatgrupper, der er blokeret vecU hjælp af en fenol.

4. Fuge ifølge krav 1, 2 eller 3, kendetegnet ved, at mørtelen består af 15 til 20% af det hærdede bindemiddel og 85 til 75% af et uorganisk fyldstof. 35