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DE102011006286B4 - Hybridbindemittel-Zusammensetzung und deren Verwendung - Google Patents

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DE102011006286B4 DE102011006286.6A DE102011006286A DE102011006286B4 DE 102011006286 B4 DE102011006286 B4 DE 102011006286B4 DE 102011006286 A DE102011006286 A DE 102011006286A DE 102011006286 B4 DE102011006286 B4 DE 102011006286B4
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Abstract

Hybridbindemittel-Zusammensetzung mit (I) einem organischen Bindemittel, das als härtbaren Bestandteil (a) ein Epoxidharz, gegebenenfalls einen Reaktivverdünner (b) für das Epoxidharz und einen Härter auf Wasserbasis (c) enthält, und (II) einem anorganischen Bindemittel, wobei das organische Bindemittel (I) in einer Menge von höchstens 20 Gew.-%, bezogen auf die Hybridbindemittel-Zusammensetzung, enthalten ist und wobei der Härter (c) für das organische Bindemittel (I) eine wässrige Emulsion eines Härters aus einem aktive Aminogruppen enthaltendem Epoxid-Addukt ist, erhältlich durch Umwandeln einer wässrigen Lösung eines Härters, der aktive Aminogruppen enthält und das für die Adduktbildung verwendete Epoxidharz emulgieren kann, in eine Adduktemulsion durch Mischen mit einem Epoxidharz mit einer Epoxid-Funktionalität von 1,2 bis 3,5 und einem Gewichtsmittel des Molekulargewichts von mindestens 700, wobei das Epoxidharz in flüssiger Form mit der Lösung gemischt wird, so dass es dadurch als ein Addukt emulgiert wird, das ein höheres Amin-H-Äquivalentgewicht hat.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Hybridbindemittel-Zusammensetzung, insbesondere eine Hybridbindemittel-Zusammensetzung mit einem organischen Bindemittel, das als härtbaren Bestandteil ein Epoxidharz und einen Härter auf Wasserbasis enthält, und einem hydraulisch abbindenden anorganischen Bindemittel, wobei das organische Bindemittel in einer Menge von höchstens 20 Gew.-%, bezogen auf die Hybridbindemittel-Zusammensetzung, enthalten ist. Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung der Hybridbindemittel-Zusammensetzung für die chemische Befestigung, insbesondere als Zweikomponenten-Injektionsmörtel für die chemische Befestigung von Verankerungselementen.
  • Bindemittel auf organischer als auch auf anorganischer Basis für die chemische Befestigung sind seit langem bekannt und werden erfolgreich im Bausektor eingesetzt. Hierbei haben sich im Wesentlichen zwei Anwendungsarten durchgesetzt. Als Patronensystem, bei dem sich die miteinander reagierenden Komponenten in getrennten Kammern, die entweder aus Glas oder aus Kunststoffbeuteln bestehen, befinden. Die Patronen werden in ein Bohrloch eingesetzt und die Komponenten durch schlagdrehendes Eintreiben eines Verankerungselements gemischt, wodurch die Härtungsreaktion zwischen den Komponenten initiiert wird. Daneben haben sich Injektionssysteme durchgesetzt, bei denen die Komponenten in getrennte Folienbeutel gefüllt werden. Mit Hilfe eines Dispensers werden die Komponenten dann kurz vor der Anwendung gemischt, in ein Bohrloch eingebracht und das Verankerungsmittel in das gefüllte Bohrloch gesteckt. Die Bindemittel auf anorganischer Basis werden üblicherweise als Patronensysteme und die auf organischer Basis als Injektionssysteme eingesetzt.
  • Beispielsweise beschreibt die DE 10 2004 008 464 A1 ein Mehrkomponentenkit für eine härtbare Masse für Befestigungszwecke, umfassend eine Epoxidkomponente und eine Härterkomponente, welche eine Mannichbasenformulierung umfasst, wobei der Kit ferner Reaktivverdünner, Füllstoffe, wie etwa Zement, und weitere Zusätze enthält.
  • Die Bindemittel auf organischer Basis sind in der Regel sehr teuer, weisen einen nennenswerten Reaktionsschrumpf auf und sind empfindlich auf Bohrlochbedingungen. Die ausgehärteten Duromere besitzen nur eine limitierte Wärmeformbeständigkeit, was deren maximal erlaubte Einsatz-Temperatur einschränkt.
  • Die Bindemittel auf anorganischer Basis sind zwar billig und unempfindlicher, aber teilweise sehr langsam in der Aushärtung und ergeben aufgrund der mangelhaften inneren Festigkeit nur ungenügend Lastwerte.
  • In der Vergangenheit wurden zahlreiche Versuche unternommen, zweikomponentige Injektionssysteme auf anorganisch-organischer Basis zur Verfügung zu stellen, welche im Wesentlichen anorganischer Natur sind. Bisher ist es nicht gelungen, ein injektionsfähiges Zweikomponentensystem zu formulieren, das im Wesentlichen anorganischer Natur ist und die Vorteile sowohl der anorganischen als auch der organischen Bindemittel vereint.
  • Es besteht daher Bedarf an neuartigen Bindemitteln für die chemische Befestigungstechnik, welche die Vorteile der beiden Technologien vereinen, ohne deren Nachteile aufzuweisen.
  • Dementsprechend war Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Bindemittel für chemische Befestigungssysteme der eingangs erwähnten Art bereitzustellen, welches billig und einfach herzustellen ist und die Nachteile der bekannten Systeme überwindet.
  • Diese Aufgabe wird durch die Hybridbindemittel-Zusammensetzung gemäß Hauptanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
  • Mit der erfindungsgemäßen Hybridbindemittel-Zusammensetzung ist es möglich, ein Bindemittel für die chemische Befestigung bereitzustellen, das günstig in der Herstellung ist, eine hohe Wärmeformbeständigkeit, einen geringen Schwund, eine gute Haftung auch auf feuchten mineralischen Untergründen und eine geringe Komplexizität der Zusammensetzung und der Härtungssysteme aufweist.
  • Es wurde überraschender Weise festgestellt, dass durch den Einsatz von wasserverdünnbaren Aminhärtern für das Epoxidharz des organischen Bindemittels die Formulierung eines hochgefüllten, also mit einem hohen Anteil an anorganischen Bestandteilen, Bindemittelsystem gelingt, bei dem das anorganische Bindemittel mit einem Epoxidharz verflüssigt wird, so dass die Zusammensetzung als injektionsfähiges Zweikomponenten-System einsetzbar ist. Zudem erfolgt bei einer Menge von höchstens 20 Gew.-% an organischem Bindemittel hauptsächlich ein hydraulisches Abbinden des anorganischen Bindemittels. Es kann daher auf den Zusatz weiterer Härter oder Hilfsmittel für das anorganische Bindemittel, wie Wassergläsern, inerte flüssige Träger, Lösungsmittel oder Öl bzw. Ölmischungen mit einem thermoplastischen Polymer verzichtet werden, wodurch das System außerdem einfacher wird.
  • Der Begriff „Epoxidharz” im Sinne der Erfindung bedeutet ein Epoxidgruppen enthaltendes Reaktionsharz, welches wiederum als ein flüssiges oder verflüssigbares Harz, das mit Reaktionsmitteln (Härter, Beschleuniger und dergleichen) ohne Abspaltung flüchtiger Verbindungen durch Polyaddition härtet, definiert ist. „Reaktivverdünner” im Sinne der Erfindung sind viskositätssenkende Stoffe, die bei der Härtung des Reaktionsharzes chemisch in das Harz eingebaut werden. Reaktivverdünner für Epoxidharze sind somit Epoxidgruppen enthaltende Verbindungen niedriger Viskosität.
  • Ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Hybridbindemittel-Zusammensetzung mit (I) einem organischen Bindemittel, das als härtbaren Bestandteil (a) ein Epoxidharz, gegebenenfalls einen Reaktivverdünner (b) für das Epoxidharz und einen Härter auf Wasserbasis (c) enthält, und (II) einem anorganischen Bindemittel, wobei das organische Bindemittel (I) in einer Menge von höchstens 20 Gew.-% enthalten ist, bezogen auf die Hybridbindemittel-Zusammensetzung.
  • Der Mindestanteil an organischem Bindemittel ist so zu wählen, dass das System ausreichend viskos und damit mischbar bleibt. Wird der Anteil an organischem Bindemittel zu gering gewählt, werden die Komponenten aufgrund des ungünstigen fest:flüssig-Verhältnisses nicht hinreichend gemischt, so dass die Aushärtung nur unvollständig erfolgen kann, was sich nachteilig auf die Lastwerte der ausgehärteten Masse auswirkt.
  • Erfindungsgemäß enthält daher der Härter (c) für das organische Bindemittel (I) eine wässrige Emulsion eines Härters aus einem aktive Aminogruppen enthaltendem Epoxid-Addukt, erhältlich durch Umwandeln einer wässrigen Lösung eines Härters, der aktive Aminogruppen enthält und das für die Adduktbildung verwendete Epoxidharz emulgieren kann, in eine Adduktemulsion durch Mischen mit einem Epoxidharz mit einer Epoxid-Funktionalität von 1,2 bis 3,5 und einem Gewichtsmittel des Molekulargewichts von mindestens 700, wobei das Epoxidharz in flüssiger Form mit der Losung gemischt wird, so dass es dadurch als ein Addukt emulgiert wird, das ein höheres Amin-H-Äquivalentgewicht hat.
  • Bevorzugt hat der gelöste Härter ein Amin-H-Äquivalentgewicht von 50 bis 250, besonders bevorzugt 10 bis 250.
  • Geeignete Härter sind unter einem Amin-Addukt, einem Polyamin-Addukt, einem aliphatischen Polyamin, einem Polyoxyalkylendiamin, einem Polyamidoamin, einer Mannich-Base, hergestellt durch Kondensation von einem Phenol, einem Amin und Formaldehyd, und einer transaminierten Mannich-Base ausgewählt.
  • Im Rahmen dieser Erfindung können auch Härter verwendet werden, die an sich wasserunlöslich sind und als solche mit Wasser nur grob dispergierte Systeme, das heißt Suspensionen oder Emulsionen bilden, vorausgesetzt, dass sie durch den Zusatz anderer Substanzen, zum Beispiel einer Säure, insbesondere einer organischen Säure, oder mit andere Mitteln in Lösung gebracht werden können.
  • Dementsprechend kann die wässrige Härterlösung weitere Additive, wie Emulgatoren, die zum Emulgieren des zu härtenden Harzes verwendet werden, Säuren, Colösungsmittel und andere herkömmliche Additive enthalten.
  • Erfindungsgemäß werden herkömmliche reaktive Aminogruppen aufweisende Härter verwendet, die häufig bereits als wässrige Lösungen im Handel erhältlich sind und mit Wasser weiter verdünnt werden können, falls das erforderlich ist. Wenn die Härter noch nicht in Lösung erhältlich sind, werden sie in eine wässrige Lösung überführt, was wahlweise durch den Zusatz von lösungsfördernden Mitteln, wie Emulgatoren oder eine organischen Säure, erfolgt. Die Konzentration der Härter in der wässrigen Lösung kann innerhalb vergleichsweise weiter Grenzenwerte schwanken, zum Beispiel von 10 bis 80 Gew.-%. Es ist jedoch zweckmäßig, die Konzentration bereits bei der Herstellung der Emulsion der späteren Verwendung anzupassen.
  • In diesem Zusammenhang wird auf die internationale Anmeldung WO 93/21250 verwiesen, deren Inhalt hiermit in diese Anmeldung aufgenommen wird.
  • Als härtbarer Bestandteil kommt eine Vielzahl der hierfür dem Fachmann bekannten und kommerziell erhältlichen Epoxidharze in Betracht, die im Mittel mehr als eine Epoxidgruppe, vorzugsweise zwei Epoxidgruppen, pro Molekül enthalten. Diese Epoxidharze können dabei sowohl gesättigt als auch ungesättigt sowie aliphatisch, alicyclisch, aromatisch oder heterocyclisch sein und auch Hydroxylgruppen aufweisen. Sie können weiterhin solche Substituenten enthalten, die unter den Mischungs- oder Reaktionsbedingungen keine störenden Nebenreaktionen verursachen, beispielsweise Alkyl- oder Arylsubstituenten, Ethergruppen und ähnliche. Im Rahmen der Erfindung sind auch trimere und tetramere Epoxidharze geeignet, wie Tactix 742® (Dow), Epon 1031® (Shell) oder Araldite MY 720® (Ciba-Geigy). Geeignete Epoxidharze sind z. B. in Lee, Neville, Handbook of Epoxy Resins 1967, beschrieben. Vorzugsweise handelt es sich bei den Epoxidharzen um Glycidylether, die sich von mehrwertigen Alkoholen, insbesondere Bisphenolen und Novolaken ableiten. Die Epoxidharze haben ein Epoxid-Äquivalentgewicht von 120 bis 2000 g/EQ, vorzugsweise von 140 bis 400. Es können auch Mischungen mehrerer Epoxidharze verwendet werden. Besonders bevorzugt werden flüssige Diglycidylether auf Basis von Bisphenol A und/oder F mit einem Epoxid-Äquivalentgewicht von 170 bis 190 g/EQ.
  • Als mehrwertige Phenole sind beispielsweise zu nennen: Resorcin, Hydrochinon, 2,2-Bis-(4-Hydroxyphenyl)-propan (Bisphenol A), Isomerengemische des Dihydroxyphenylmethans (Bisphenol F), Tetrabrom-Bisphenol A, Novolake, 4,4'-Dihydroxyphenylcyclohexan, 4,4'-Dihydroxy-3,3'-dimethyldiphenylpropan und dergleichen.
  • Bevorzugt ist das Epoxidharz ein Diglycidylether von Bisphenol A oder von Bisphenol F oder einem Gemisch davon.
  • Neben den Epoxidharzen kann die erfindungsgemäße Zweikomponenten-Mörtelmasse mindestens einen Reaktivverdünner enthalten. Bei einem Zweikomponentensystem sollte der Reaktivverdünner nicht in der Härterkomponente vorliegen, sondern vorzugsweise nur in der Harzkomponente (A). Als Reaktivverdünner finden Glycidylether von aliphatischen, alicyclischen oder aromatischen Mono- oder insbesondere Polyalkoholen Verwendung, wie Monogylcidylether, z. B. o-Kresylglycidylether, und/oder insbesondere Glycidylether mit einer Epoxid-Funktionalität von mindestens 2, wie 1,4-Butandioldiglycidylether (BDDGE), Cyclohexandimethanoldiglycidylether, Hexandioldiglycidylether und/oder insbesondere Tri- oder höhere Glycidylether, z. B. Glycerintriglycidylether, Pentaerythrittetraglycidylether oder Trimethylolpropantriglycidylether (TMPTGE), oder ferner Mischungen von zwei oder mehr dieser Reaktivverdünner Verwendung, vorzugsweise Triglycidylether, besonders bevorzugt als Gemisch aus 1,4-Butandioldiglycidylether (BDDGE) und Trimethylolpropantriglycidylether (TMPTGE).
  • Erfindungsgemäß ist das anorganische Bindemittel (II) ein hydraulisch abbindendes Bindemittel. Als hydraulisches Bindemittel können Zement, Gips oder gebrannter Kalk enthalten sein. Das anorganische Bindemittel enthält als härtbaren Bestandteil bevorzugt feinteiligen Zement. Als Zemente sind insbesondere Portlandzemente, Aluminatzemente bzw. Tonerdezemente und Hochofenzemente sowie deren Gemische geeignet. Dabei wirkt sich das Einbringen von Aluminium-haltigen Verbindungen, die während der Reaktion Aluminiumionen zur Bildung von Erhärtungsprodukten zur Verfügung stellen, wie Aluminatzement, beschleunigend auf die Aushärtung aus. Darüber hinaus ist die Zementteilchengröße von merklichem Einfluss auf die erzielbaren Lastwerte. Auch die Härtungscharakteristik wird davon beeinflusst. Bewährt haben sich insbesondere feinteilige Zemente mit einer spezifischen Oberfläche von 0,8 bis 7 m2/g, besonders bevorzugt 3 bis 6 m2/g (BET). Dabei können die Eigenschaften durch Zumischung von Zementen kleinerer oder größerer spezifischer Oberflächen zu den vorgenannten Zementen sowohl hinsichtlich der Auszugswerte als auch hinsichtlich der Härtungsgeschwindigkeit modifiziert werden.
  • Die erfindungsgemäße Hybridbindemittel-Zusammensetzung kann zusammen mit den härtbaren Bestandteilen und/oder den Härterbestandteilen übliche Füllmittel, wie Quarz, Kreide, Kaolin, Korund, Keramik, Glas, anorganische oder organische Fasern, sowie Verdicken, Lösungsmittel, Dispergiermittel, Thixotropiermittel, Stabilisatoren, Steuerungsmittel für die Härtungsgeschwindigkeit und/oder Netzmittel oder dergleichen und auch an sich bekannte Zusätze enthalten.
  • Besonders vorteilhaft sind Zweikomponenten-Mörtel, die Bestandteile enthalten, welche die Härtungsgeschwindigkeit des Zements steuern – solche Additive sind in der Zementchemie üblich, um die Reaktivität hydraulisch härtender Bindemittel einzustellen und dem Fachmann bekannt. Die erfindungsgemäßen hochreaktiven Massen enthalten vorzugsweise die Härtung verzögernde Substanzen, wie beispielsweise Alkaliphosphate, vorzugsweise Trinatriumorthophosphat bzw. dessen Hydrat. Bei Bedarf können aber auch beschleunigende Zusatze wie Lithiumsalze, Silikate und dergleichen eingesetzt werden.
  • Gegenstand der Erfindung ist auch die Verwendung der erfindungsgemäßen, voranstehend erörterten Hybridbindemittel-Zusammensetzung mit Epoxiden und feinteiligem Zement als härtbare Bestandteile und Amin und Wasser als Härter als Mörtelmasse zur chemischen Befestigung von Verankerungsmitteln, wie Ankerstangen, Bewehrungseisen, Gewindestangen, Schrauben und dergleichen in Bohrlöchern.
  • Insbesondere betrifft die Erfindung auch die Konfektionierung der erfindungsgemäßen Hybridbindemittel-Zusammensetzung in Zwei- und Mehrkammersystemen. Hierzu gehören insbesondere Patronen aus Glas, Kunststoff, Folie oder Keramik, in deren Inneren die härtbaren Bestandteile von dem jeweiligen Härter durch zerstörbare Wandungen voneinander getrennt angeordnet sind. Solche Patronensysteme werden in die Bohrlöcher eingesetzt, wobei zur Einleitung der Härtungsreaktion die Patronen einschließlich der darin befindlichen Trennwandungen zerstört werden, beispielsweise unter Eintreiben der Ankerstange. Zu solchen Zwei- und Mehrkammersystemen gehören bevorzugt auch zwei oder mehr Folienbeutel zur Trennung von härtbaren Bestandteilen und Härtern, wobei der Inhalt der Folienbeutel gemeinsam, z. B. über einen Statikmischer, in ein Bohrloch injiziert werden kann.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Hybridbindemittel-Zusammensetzung als Zwei- oder Mehrkomponenten-System, bevorzugt Zweikomponenten-System, konfektioniert, bei dem die Komponente (A), welche die härtbaren Bestandteile beider Bindemittel (I) und (II) enthält, in einem Folienbeutel und reaktionsinhibierend getrennt von einem zweiten Folienbeutel gelagert, der die Komponente (B), welche die Härterkomponenten der beiden Bindemittel (I) und (II) enthält, umfasst.
  • Um eine gute, d. h. möglichst homogene Durchmischung der Pulver- und der Flüssigkomponente zu gewährleisten, haben sich Mischungsverhältnisse A:B oder auch B:A von < 7:1 als vorteilhaft erwiesen. Bevorzugt sind die Mischungsverhältnisse < 5:1 und besonders bevorzugt < 3:1.
  • Die nachfolgenden Beispiele dienen der Erläuterung der Erfindung.
  • BEISPIELE
  • Die nachfolgend aufgelisteten Komponenten (A) und (B) wurden im Speedmixer oder auf einem Laborrührwerk hergestellt. Sie wiesen eine fließfähige Konsistenz auf. Nach Mischen der beiden Komponenten (A) und (B) erhielt man pastöse Mörtelmassen, die nach ca. 2 Stunden fest wurden (Ende der Verarbeitungszeit).
  • Beispiel 1
  • Komponente (A)
    Epilink® 701 (wässriger Aminhärter; Air Products GmbH, 45% Wasser) 1 10,00 g
    Ancamine® 2422 (wässriger Aminhärter; Air Products GmbH, 55% Wasser) 1,50 g
    Wasser 14,00 g
    Barytmehl F 26,00 g
    Quarzmehl (mittlere Korngröße 50 μm) 25,50 g
    Quarzsand (mittlere Korngröße 500 μm) 23,00 g

    1 Produkt gemäß EP 0 637 324 B1 Komponente (B)
    Epoxidharz (D. E. R.® 358; The Dow Chemical Company) 2 11,00 g
    Bentone® SD-2 (Bentonit-Derivat; Elementis Specialities Inc., Belgien) 0,10 g
    Aluminatzement (Secar® 80; Kerneos S. A.) 30,00 g
    2 flüssiges 1,6-Hexandioldiglycidylether modifiziertes Epoxidharz auf Bisphenol-A/F-Epichlorhydrin-Basis
  • Der Gesamtfüllgrad betrug 74 Gew.-%, der Wasser-Zement-Faktor 0,62 und der Gehalt an organischem Bindemittel 12,8 Gew.-%.
  • Beispiel 2
  • Komponente (A)
    Epilink® 701 (wässriger Aminhärter; Air Products GmbH, 45% Wasser) 17,50 g
    Ancamine® 2422 (wässriger Aminhärter; Air Products GmbH, 55% Wasser) 1,00 g
    Wasser 5,00 g
    Barytmehl F 26,00 g
    Quarzmehl (mittlere Korngröße 50 μm) 25,50 g
    Quarzsand (mittlere Korngröße 500 μm) 23,00 g
    Komponente (B)
    Epoxidharz (D. E. R.® 358; The Dow Chemical Company) 13,70 g
    Bentonit-Derivat (Bentone® SD-2; Elementis Specialities Inc., Belgien) 0,10 g
    Zement (Secar® 80; Kerneos S. A.) 25,00 g
    Quarzmehl (mittlere Korngröße 100 μm) 5,50 g
  • Der Gesamtfüllgrad betrug 75 Gew.-%, der Wasser-Zement-Faktor 0,52 und der Gehalt an organischem Bindemittel 17,1 Gew.-%.
  • Beispiel 3
  • Komponente (A)
    Ancamine® 287 (Aminhärter; Air Products GmbH) 17,50 g
    Quarzmehl (mittlere Korngröße 50 μm) 37,50 g
    Quarzsand (mittlere Korngröße 500 μm) 37,50 g
    Ancamine® 503 (Aminhärter; Air Products GmbH) 2,50 g
    Komponente (B)
    Epoxidharz (D. E. R.® 358; The Dow Chemical Company) 17,00 g
    Bentonit-Derivat (Bentone® SD-2; Elementis Specialities Inc.) 0,10 g
    Zement (PZ CEM I 52,5R; Dyckerhoff AG) 25,00 g
    Quarzmehl (mittlere Korngröße 100 μm) 5,50 g
  • Der Gesamtfüllgrad betrug 78 Gew.-%, der Wasser-Zement-Faktor 0,35 und der Gehalt an organischem Bindemittel 19,7 Gew.-%.
  • Vergleichsbeispiel
  • Als Vergleichsbeispiel wurde ein konventionelles Epoxid-Amin-Bindemittel gemäß der DE 100 02 605 A1 hergestellt.
  • a) mechanische Festigkeit
  • Die mechanische Festigkeit und die Temperaturbeständigkeit der ausgehärteten Proben wurde mittels DMTA (Dynamisch-Mechanische Thermoanalyse) mit den folgenden Parametern bestimmt: oszillierender Torsionsversuch mit Probestäben vom Durchmesser 6 mm nach einem und nach sieben Tagen Aushärtezeit bei Raumtemperatur; Messprogramm: dynamisches Aufheizen von 0°C bis 220°C mit einer Heizrate von 10 K/min; Scherspannung 105 Pa, Frequenz 1 Hz.
  • 1 zeigt das Ergebnis der DMTA. Hieraus wird ersichtlich, dass das Schubmodul G' des erfindungsgemäßen Bindemittels nach Beispiel 2 (obere Kurve) als Maß für das E-Modul unter- und oberhalb des Glasübergangs des Epoxid-Amin-Netzwerkes deutlich höher gegenüber dem rein organischen Epoxid-Amin-Bindemittel des Vergleichsbeispiels (untere Kurve), das zu ca. 39 Gew.-% gefüllt ist, liegt. Vor allem oberhalb der extremen Erweichung des Vergleichs-Bindemittels, welche typisch für Epoxid-Amin-Systeme ist, weist das erfindungsgemäße Bindemittel eine um mehr als das zehnfach höhere mechanische Festigkeit auf.
  • Hiermit konnte gezeigt werden, dass durch die erfindungsgemäße Hybridbindemittel-Zusammensetzung die Übertragung der guten Wärmebeständigkeit rein anorganischer Bindemittel auf ein injektionsfähiges Zweikomponenten-System möglich ist.
  • b) Lastwerte
  • Die Lastwerte der Zusammensetzungen der Beispiele 2 und 3 wurden bestimmt, in dem sie mit Hilfe eines Dispensers in ein trockenes und staubfreies Bohrloch (Reinigung: Aussaugen/2 mal Bürsten/Aussaugen) mit einem Durchmesser von 14 mm und einer Tiefe von 110 mm in Beton C20/50 (It. ETAG 001- Teil 5: Verbunddübel Leitlinie für die Europäische Technische Zulassung für Metalldübel zur Verankerung in Beton: Referenzversuch F1b-Test) eingebracht wurden und eine 12 mm Ankerstange (HAS M12 × 72 mm) von Hand eingeschoben wurde. Nach 7 Tagen Aushärtung bei Raumtemperatur wurde mit enger Abstützung ein zentrischer Zugversuch bei –5°C, +25°C und +40°C bis zum Versagen durchgeführt. Als Referenz diente die Versagenslast bei +25°C. Die Lastwerte sind in Tabelle 1 gezeigt. Tabelle 1: Lastwerte [kN] für Zusammensetzungen gemäß Beispiel 2 und 3
    Versuchbedingung Beispiel 2 Beispiel 3
    Referenz 3 35,0 ± 0,9 35,0 ± 0,8
    F1b 4 33,4 ± 1,2 32,5 ± 1,1
    –5°C 5 29,3 ± 0,1 29,2 ± 0,9
    +40°C 6 26,9 ± 0,6 26,2 ± 0,6
    Oversized 7 31,6 ± 1,4 30,1 ± 2,2
    3 Aussaugen/2 mal Bürsten/Aussaugen; Raumtemperatur
    4 Aussaugen/1 mal Bürsten/Aussaugen; Raumtemperatur
    5 wie 3 aber Installation, Aushärtung und Auszugsversuch bei –5°C
    6 wie 3 aber Installation, Aushärtung und Auszugsversuch bei +40°C
    7 Bohrereckmass 16 statt 14 mm 4 Ringspalt 2 statt 1 mm
  • Beide Zusammensetzungen wiesen ein vergleichbares Lastwertniveau auf. Der nur geringe Abfall im halbgereinigten, wassergesättigten Beton (F1b nach ETAG 001-Teil 5) belegt die geringe Empfindlichkeit gegenüber feuchten, schlecht gereinigten Untergründen. Die erfindungsgemäßen Hybridbindemittel-Zusammensetzungen sind daher sehr robust. Das System härtete zudem selbst bei Temperaturen von –5°C zuverlässig aus. Der nur geringe Lastwertabfall im überdimensionierten Bohrloch lässt auf einen nur sehr geringen Schwund des Systems schließen.
  • Mit der erfindungsgemäßen Hybridbindemittel-Zusammensetzung ist es somit möglich, unter Einsatz billiger Rohstoffkomponenten ein injektionsfähiges Zweikomponenten-System auf anorganisch-organischer Basis geringer Komplexizität für die chemische Befestigung zu schaffen, das einen geringen Schwund während der Aushärtung, eine hohe Wärmeformbeständigkeit und eine gute Haftung auf feuchten mineralischen Untergründen nach der Aushärtung aufweist.

Claims (12)

  1. Hybridbindemittel-Zusammensetzung mit (I) einem organischen Bindemittel, das als härtbaren Bestandteil (a) ein Epoxidharz, gegebenenfalls einen Reaktivverdünner (b) für das Epoxidharz und einen Härter auf Wasserbasis (c) enthält, und (II) einem anorganischen Bindemittel, wobei das organische Bindemittel (I) in einer Menge von höchstens 20 Gew.-%, bezogen auf die Hybridbindemittel-Zusammensetzung, enthalten ist und wobei der Härter (c) für das organische Bindemittel (I) eine wässrige Emulsion eines Härters aus einem aktive Aminogruppen enthaltendem Epoxid-Addukt ist, erhältlich durch Umwandeln einer wässrigen Lösung eines Härters, der aktive Aminogruppen enthält und das für die Adduktbildung verwendete Epoxidharz emulgieren kann, in eine Adduktemulsion durch Mischen mit einem Epoxidharz mit einer Epoxid-Funktionalität von 1,2 bis 3,5 und einem Gewichtsmittel des Molekulargewichts von mindestens 700, wobei das Epoxidharz in flüssiger Form mit der Lösung gemischt wird, so dass es dadurch als ein Addukt emulgiert wird, das ein höheres Amin-H-Äquivalentgewicht hat.
  2. Hybridbindemittel-Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei der gelöste Härter ein Amin-H-Äquivalentgewicht von 50 bis 250 hat.
  3. Hybridbindemittel-Zusammensetzung nach Anspruch 2, wobei die Viskosität der Emulsion bei 5 bis 40 Pa·s, gemessen bei einer 50%igen Emulsion bei 20°C, eingestellt wird.
  4. Hybridbindemittel-Zusammensetzung nach Anspruch 3, wobei der Härter unter einem Amin-Addukt, einem Poylamin-Addukt, einem aliphatischen Polyamin, einem Polyoxyalkylendiamin, einem Polyamidoamin, einer Mannich-Base, hergestellt durch Kondensation von einem Phenol, einem Amin und Formaldehyd, und einer transaminierten Mannich-Base ausgewählt ist.
  5. Hybridbindemittel-Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das anorganische Bindemittel (II) ein hydraulisch abbindendes Bindemittel ist.
  6. Hybridbindemittel-Zusammensetzung nach Anspruch 5, wobei das hydraulisch abbindende Bindemittel feinteiligen Zement als härtbaren Bestandteil enthält.
  7. Hybridbindemittel-Zusammensetzung nach Anspruch 6, wobei der feinteilige Zement unter Portlandzement oder Al-haltigen Zementen ausgewählt ist.
  8. Hybridbindemittel-Zusammensetzung nach Anspruch 6 oder 7, wobei der feinteilige Zement eine spezifische Oberfläche von 0,8 bis 7 m2/g (nach BET) aufweist.
  9. Hybridbindemittel-Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die härtbaren Bestandteile und/oder die Härter ferner Füllmittel, Verdicker, Lösungsmittel, Dispergiermittel, Thixotropiermittel, Stabilisatoren, Steuerungsmittel für die Härtungsgeschwindigkeit und/oder Netzmittel enthalten.
  10. Hybridbindemittel-Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Härter von dem jeweiligen härtbaren Bestandteil reaktionsinhibierend getrennt gelagert sind.
  11. Verwendung der Hybridbindemittel-Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 10 zur chemischen Befestigung.
  12. Verwendung nach Anspruch 11 als Zwei- oder Mehrkammersystem.
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