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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Dichtungsmasse und ein Dichtungselement zur Bauwerksabdichtung, die insbesondere im Hoch-, Tief-, Ingenieur-, Tunnel-, Straßen- und Wasserbau für die Abdichtung und den Schutz von erdberührten Bauteiloberflächen aller Art, wie beispielsweise Mauerwerk oder Beton, gegen Bodenfeuchtigkeit und Wasser einsetzbar sind.
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Bei der Bauwerksabdichtung werden häufig Dichtungselemente oder Dichtungsmassen, die wasserquellbare Komponenten umfassen, eingesetzt. Die wasserquellbaren Substanzen quellen im Kontakt mit Wasser auf und füllen somit den abzudichtenden Raum vollständig aus. Es entsteht ein Quelldruck, so dass ein Durchtritt von Wasser verhindert wird.
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Als wasserquellbare Komponenten werden beispielsweise quellfähige Tone wie Bentonit oder quellbare Kunststoffe wie Superabsorber oder Polyacrylate eingesetzt.
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Bei den bekannten Dichtungselementen kommt es jedoch nicht selten zu einem vorzeitigen oder unkontrollierten Quellen, so dass es erforderlich sein kann, das bereits vormontierte Dichtungselement wieder auszubauen und durch ein neues ungequollenes Dichtungselement zu ersetzen.
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Zur Lösung dieses Problems schlagen die
EP 0 964 109 B1 und die
EP 0 992 446 B1 vor, das Dichtungselement, das ein wasserquellbares Material umfasst, zum Schutz gegen vorzeitiges Quellen mit einer wasserabweisenden und wasserunlöslichen Ummantelung oder Beimengung vorzusehen. Dieses wasserabweisende und wasserunlösliche Schutzmaterial soll sich jedoch unter alkalischen Bedingungen, beispielsweise wenn das Dichtungselement mit dem alkalische Eigenschaften aufweisenden Beton in Kontakt kommt, auflösen, so dass erst nach dem vollständigen Einbau bei einem anschließenden Kontakt mit Wasser ein Quellvorgang gestartet wird.
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Weiterhin sind quellbare Dichtungsmaterialien bekannt, die aus einem Quellvlies aus Polypropylen bestehen, das vernadelt und thermisch behandelt ist und das mit stark quellenden, hydrophilen, wasserreaktiven Polymeren, die dem Vlies eine enorme Quellfähigkeit verleihen, ausgerüstet ist. Solche Dichtungsmaterialien sind bei der Firma BPA GmbH unter der Bezeichnung EasySeal erhältlich. Ein Wasserkontakt hat bei diesen Materialien unmittelbar ein Quellen zur Folge.
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Um das verfrühte Quellen zu verhindern kann das EasySeal-Dichtungsmaterial zusätzlich mit einer PE-Folie als Anquellschutz versehen sein. Eine Aktivierung des Quellvlieses erfolgt erst durch Beschädigung der Folie, beispielsweise aufgrund von Bodenpressung, aktivem Erddruck oder einer Auflast. Solche Vliese mit Anquellschutz sind unter der Bezeichnung SilverSeal bei der Firma BPA GmbH erhältlich.
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Aus der
DE 102 41 530 A1 sind textile zwei- oder dreidimensionale Gebilde aus Fasern und/oder Bändern und quellfähigen Materialien zum Einsatz als Dichtungsmaterial für Bauzwecke bekannt, die von den quellfähigen Materialien umhüllte Fasern umfassen. Als quellfähige Materialien werden carboxylgruppenreiche Polymere eingesetzt. Die Fasern oder Bänder sind vorzugsweise aus Polypropylen oder Polyethylen.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Dichtungsmasse bzw. ein Dichtungselement zur Bauwerksabdichtung bereitzustellen, die wasserquellbare Komponenten umfassen, bei denen ein vorzeitiges und unkontrolliertes Quellen vermieden wird und die einfach anwendbar und kostengünstig herstellbar sind.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 13 gelöst.
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Erstaunlicherweise wurde festgestellt, dass bei einer Dichtungsmasse, die eine wasserquellbare Komponente und polymeres Material mit Silylgruppen umfasst, der Quellvorgang in Anwesenheit von einzelnen Wassertropfen nicht und bei anstehendem Wasser verzögert ist, so dass ein vorzeitiges und unkontrolliertes Quellen ohne dem Vorhandensein eines Quellschutzes, wie beispielsweise einer Folie oder einem Lack, vermieden werden kann.
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Andererseits ist das die Silylgruppen enthaltende polymere Material gegenüber Wasser dennoch so durchlässig, dass eine geringfügige Wasseraufnahme über einen längeren Zeitraum in der Dichtungsmasse stattfindet und die Dichtungsmasse infolge der langsamen und geringfügigen Wasseraufnahme stark zeitverzögert zu quellen beginnt.
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So kann bei der erfindungsgemäßen Dichtungsmasse ein erstes Quellen im Allgemeinen frühestens fünf Stunden, vorzugsweise frühestens zehn Stunden und besonders bevorzugt erst ca. zwölf Stunden nach dem Kontakt mit Wasser, einsetzen, und eine vollständige Quellung ist frühestens nach 28 Tagen, d. h. der Aushärtezeit beziehungsweise dem Abbinden des Betons, erreicht.
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Vorzugsweise ist das polymere Material ein Polymer, das neben Kohlenstoff und Wasserstoff auch Heteroatome, insbesondere aus der Gruppe Stickstoff und Sauerstoff, aufweist.
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Bevorzugt ist der Einsatz von Polyethern und/oder Polyacrylaten als polymeren Materialien, wobei als Silyl-Gruppen umfassende Polymere die Silyl-terminierten Polyether und die Silyl-modifizierten Polyacrylate besonders bevorzugt sind.
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Die Dichtungsmasse enthält im Allgemeinen zwischen 30 und 95%, vorzugsweise zwischen 60 und 90% und besonders bevorzugt zwischen 70 und 85%, des polymeren Silyl-Gruppen umfassenden Materials.
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Neben den polymeren Materialien kann die Dichtungsmasse auch Phthalate als Weichmacher (bis zu 30 Gew.-%) und/oder Silyl-modifizierte Acrylverbindungen enthalten.
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Die Wasseraufnahme kann über den Grad der Vernetzung des polymeren Materials gesteuert werden. Für eine langsame und geringfügige Wasseraufnahme mit der bevorzugten Anquellzeit von etwa 12 Stunden wird ein weniger stark vernetztes polymeres Material eingesetzt.
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Die in Wasser quellbaren Komponenten können organischer oder anorganischer Natur sein, wie beispielsweise quellfähiger Ton, vorzugsweise aus der Gruppe Bentonit, oder quellbare Kunststoffe, vorzugsweise Superabsorber, Polyacrylat, Polyacrylatamid oder aus den acrylischen Copolymeren ausgewählt werden.
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Besonders bewährt haben sich als wasserquellbare Komponenten Superabsorber auf der Basis von anionischen Polyacylamiden, die in Leicht-Mineralöl dispergiert sind.
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Die Dichtungsmasse sollte zwischen 2 und 25 Gew.-%, vorzugsweise zwischen 5 und 20 Gew.-% und besonders bevorzugt zwischen 5 und 10 Gew.-% der quellbaren Komponente enthalten.
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Die erfindungsgemäße Dichtungsmasse ist weder diffusionsoffen noch diffusionsdicht, sondern diffusionshemmend für Wassermoleküle, der sd-Wert (wasserdampfdiffusionsäquivalente Luftschichtdicke) sollte zwischen 0,5 m und 1000 m, vorzugsweise zwischen 2 und 50 m und besonders bevorzugt zwischen 5 und 10 m, betragen.
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Des Weiteren ist bevorzugt eine einkomponentige Dichtungsmasse vorgesehen. Dadurch ist die Dichtungsmasse sofort auftragbar, ohne dass zuvor ein Anmischen erforderlich ist.
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Die erfindungsgemäße Dichtungsmasse ist bevorzugt im frischen Zustand, also vor der Hautbildung in Abhängigkeit der Feuchtigkeit und der Lufttemperatur, klebrig, welche beispielsweise in einem Zeitraum von weniger als einer Stunde, bevorzugt weniger als 20 min, vorzugsweise weniger als 10 min eintritt, so dass sie unmittelbar nach dem Ausbringen aus einem Gebinde, wie beispielsweise einem Eimer oder einer Kartusche, direkt an dem Auftragsmedium, wie beispielsweise Beton oder einem Träger, wie beispielsweise einem Vlies, einem Gewebe oder Fugenabdichtungsblech, haftet und es keiner weiteren Klebemittel bedarf.
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Des Weiteren ist bevorzugt vorgesehen, dass die Dichtungsmasse pastös ist. Die Aufbewahrung dieser pastösen Dichtungsmasse kann in einer Kartusche, in einem Eimer oder einem sonstigen Vorratsbehälter erfolgen. Dadurch ist ein einfaches und leichtes Ausbringen möglich.
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Nachdem die erfindungsgemäße Dichtungsmasse jedoch bevorzugt bei einer Schichtdicke von 1 bis 10 mm etwa innerhalb von einem oder zwei Tagen durchgehärtet, können aus der erfindungsgemäßen Dichtungsmasse auch Formkörper hergestellt werden. Ebenso kann die Dichtungsmasse auch zum Verfüllen eines Hohlraumes, bei Rohrdurchführungen oder zwischen zwei nicht direkt miteinander verbundenen Bauwerksabschnitten oder einer Dehnungs-/Bewegungsfuge eingesetzt werden.
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Die erfindungsgemäße Dichtungsmasse ist vorzugsweise eine viskose oder hochviskose Paste und lässt sich mit einem Spachtel, einer Walze oder einer Druckpistole direkt auf den Untergrund oder einem Träger auftragen.
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Des Weiteren ist erfindungsgemäß ein Dichtungselement vorgesehen, welches ausschließlich aus einer Dichtungsmasse besteht und zu einem Formkörper geformt ist. Alternativ kann das Dichtungselement eine Dichtungsmasse umfassen, die ebenfalls zu einem Formkörper geformt ist, jedoch mit weiteren Komponenten verbunden ist. Somit bildet die erfindungsgemäße Dichtungsmasse in einem pastösen Zustand die Möglichkeit, diese durch Sprühen, Aufspachteln, Aufwalzen oder Auftragen von einem Untergrund oder Träger aufzubringen oder als Formkörper in verschiedenen Einbausituationen eingesetzt zu werden.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Dichtungsmasse geformt und durchgehärtet und liegt als Dichtungselement in Form eines flexiblen band- oder plattenförmigen, insbesondere profilierten Dichtungselement vor, das direkt auf Bauteiloberflächen, wie beispielsweise einer Betonoberfläche oder zwischen Betonanschlussstellen oder in Arbeitsfugen oder auf einem Mauerwerk, befestigt werden kann.
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Die Befestigung des Dichtungselementes auf dem Beton kann beispielsweise durch Nageln, Kleben oder dergleichen erfolgen.
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Weiterhin kann das erfindungsgemäße Dichtungselement aus einem Träger bestehen, auf den die erfindungsgemäße Dichtungsmasse ein- oder beidseitig zumindest teilweise aufgetragen ist. Alternativ kann vorgesehen sein, dass der Träger in dem Formkörper zumindest teilweise eingebettet ist oder zumindest teilweise durchdringt. Als Träger kann ein textiles Material wie ein Gewebe oder Vlies, beispielsweise aus Polyethylen oder Polypropylen, aber auch ein Blech, ein fein- oder grobmaschiges Gitter oder eine Folie eingesetzt werden, die Träger können zudem kombiniert werden.
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Bei dem erfindungsgemäße Dichtungselement, das aus der ausgehärteten Dichtungsmasse besteht, die auf dem Träger aufgetragen ist, ist die wasserquellbare Komponente Teil der Dichtungsmasse, so dass auch hier das verzögerte Anquellen erreicht wird. Dieser Träger kann ergänzende Funktionen aufweisen. Sofern Frischbeton oder Ortbeton verarbeitet wird, erfolgt bevorzugt ein Einbau derart, dass der Träger insbesondere das Vlies, zum Frischbeton weist. Sofern das Dichtungselement an bestehende Bauwerke aufgebracht wird, liegt die Dichtungsmasse unmittelbar an dem Bauwerk an, und der Träger, insbesondere das Vlies, zeigt nach außen und dient als Schutz vor Beschädigungen der Dichtungsmasse. Im Falle eines Vlieses kann zusätzlich beim Aufbringen von Beton bewirkt werden, dass eine Verkrallung des frischen Betons mit dem Vlies stattfindet und ein besseres Abbinden des Betons erfolgt, da das Vlies einen Teil des dem Beton beigemischten Wassers aufsaugt.
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Die Dichtungsmasse und das Dichtungselement weisen beide den Vorteil auf, dass die quellbare Komponente in der Masse im Allgemeinen vollständig eingebunden und davon umgeben sowie dadurch gegen einen Angriff „von außen” vor vorzeitigem Quellen geschützt ist. Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Dichtungsvliesen hingegen ist die Quellsubstanz in das Vlies, das aufgrund seines faserartigen Aufbaus schon eine offene Struktur aufweist und somit einen einfachen Zutritt zu den Fasern ermöglicht, eingebettet. Ohne einen zusätzlichen Anquellschutz tritt ein Quellen unmittelbar ein.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und anhand von Vergleichsversuchen näher beschrieben:
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1. Beispielrezeptur für die erfindungsgemäße Dichtungsmasse
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Die Dichtungsmasse wird aus folgenden Komponenten hergestellt:
| Anteil (%) | Bestandteil |
| 12% anionisches Polyacrylamid dispergiert in Leichtmineralöl als Superabsorber, erhältlich bei der BASF unter der Produktnummer DPNT06-0124 | |
| Ad 100% | Silyl-terminierte Polyether, Silyl-modifizierte Acryl-Verbindungen, Weichmacher, z. B. Diisodecylphtalat, erhältlich bei der Firma StekoX unter der Bezeichnung FlexproofX 1, 1K-Kartuschenmaterial |
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2. Eigenschaften und Anwendung der Dichtungsmasse
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Die gemäß 1. hergestellte Dichtungsmasse weist folgende Eigenschaften auf:
Dichte: 1,4 g/cm3
Shore-Härte: Shore A 25
E-Modul: 0,54 N/mm2
E-Modul (Reiss): 344
Temperaturbeständigkeit: –40° bis +100°C.
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Die Volumenzunahme dieser Dichtungsmasse beträgt nach vollständiger Quellung etwa 50% bis 200%.
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Die Hautbildung erfolgt nach ca. 10 Minuten, die Durchhärtung einer ca. 1,5 mm dicken Schicht ist in 24 Stunden erreicht, wobei die Schicht flexibel, also dehn- und biegbar, ist. Die Verarbeitungstemperatur sollte zwischen –5°C und 40°C betragen.
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Durch die im frischen Zustand vorliegenden hohen Haftstärken, also die Klebrigkeit vor der Hautbildung, wird durch das Zusammenfügen der zu verklebenden Teile eine hohe Haltekraft erreicht. Dadurch eignet sich die erfindungsgemäße Dichtungsmasse insbesondere zum Verkleben von Quellbändern auf Beton, auf Stahl und zum Abdichten von Anschlussfugen im Bau sowie von Mauerwerken.
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Die erfindungsgemäße Dichtungsmasse kann zudem auch unmittelbar zum Abdichten von Arbeitsfugen eingesetzt werden, indem die Paste direkt auf das Bauwerk oder auf den ersten Betonierabschnitt eingebracht wird. Die Paste kann auch direkt aus Kartuschen, insbesondere Großkartuschen, ausgegeben und direkt auf die Arbeitsfuge oder den Gebrauchsort aufgetragen oder eingetragen werden.
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Durch die hohe Standfestigkeit ist ein Einbau über Kopf ebenso möglich wie der Einbau in der Vertikalen.
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3. Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Dichtungselements
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Schematisch dargestellt ist in
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1 eine schematische Ansicht eines Dichtungselements, welches aus der erfindungsgemäßen Dichtmasse besteht,
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2 eine schematische Ansicht eines Dichtungselementes mit einem aus der Dichtmasse hergestellten Formkörper auf einem Träger,
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3 eine alternative Ausführungsform zu 2,
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4 eine weitere alternative Ausführungsform zu 2 und
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5 eine schematische Schnittdarstellung einer Dehnungsfuge.
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In 1 ist beispielsweise ein Dichtelement 11 dargestellt, welches ausschließlich aus einem Formkörper 12 gebildet ist, der aus der erfindungsgemäßen Dichtmasse besteht. Solche Dichtungsmassen sind bevorzugt für erdberührte Bauwerke vorgesehen, also als Bauwerksabdichtung für erdberührte Bauwerke. Ein solches Dichtungselement 11 kann streifenförmig, bandförmig, plattenförmig oder auch in profilierter Form ausgebildet sein, so dass dieses an verschiedene Einbaubedingungen angepasst ist. Ein solches Dichtungselement 11 kann beispielsweise als Meterware ausgebildet sein. Dieses Dichtungselement 11 ist ein flexibler und elastischer, teilweise nachgiebiger Formkörper, der beispielsweise auch in Arbeitsfugen eingesetzt werden kann. Die Dicke, Breite und/oder Länge des Dichtungselementes 11 kann beliebig ausgewählt werden.
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In 2 ist eine alternative Ausführungsform eines Dichtelementes 11 dargestellt, welche einen Träger 14 umfasst, auf welchem zumindest der eine Formkörper 12 aus der Dichtungsmasse aufgebracht ist. Dabei kann der Formkörper 12, wie im Ausführungsbeispiel dargestellt ist, nur teilweise sich auf dem Träger 11 erstrecken. Dieser kann beispielsweise als Streifen aufgebracht sein.
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Bei dem Träger 14 kann es sich beispielsweise um ein Gewebe oder ein Vlies handeln, welches darüber hinaus vernadelt oder maschinell verfestigt sein kann. Bei solchen Vliesen kann es sich um Polypropylenvliese, biologisch abbaubare Vliese oder Folien oder dergleichen handeln. Der Formkörper 12 wird dabei bevorzugt durch Aufkaschieren, Aufrakeln, Aufwalzen, Aufgießen, Aufspritzen oder Aufsprühen auf einem Träger 14, wie beispielsweise einem Vlies, aufgebracht, solange die Dichtungsmasse noch pastös ist. Dadurch wird gleichzeitig erzielt, dass eine Verkrallung der Dichtungsmasse beim Verfestigen oder Durchtrocknen der Dichtungsmasse mit dem Träger 14 erfolgt, so dass nicht nur eine Verklebung, sondern auch eine Verkrallung des Formkörpers 12 mit dem Träger 14 gegeben ist.
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In 3 ist eine alternative Ausführungsform eines Dichtungselements 11 dargestellt. Hierbei handelt es sich um ein Fugenabdichtungselement, welches in eine Arbeitsfuge zwischen zwei Betonierabschnitten eingebracht wird. Solche Fugenabdichtungselemente weisen einen Träger 14 aus einem bandförmigen Blech oder Kunststoffprofil auf, welches auch in Längs- und/oder Querrichtung profiliert sein kann. Auf zumindest einer Seitenfläche 15 des Trägers 14 ist ein streifenförmiger Formkörper 12 aus der Dichtungsmasse aufgebracht. Dieser Formkörper 12 wird bevorzugt als pastöse Dichtungsmasse auf die Seitenfläche 15 des Trägers 14 aufgespritzt oder aufgewalzt oder aufkaschiert, wobei aufgrund der Klebrigkeit der Dichtungsmasse im frischen oder noch pastösen Zustand eine selbständige Anhaftung auf dem Träger 14 erfolgt. Bei dem Aufbringen der erfindungsgemäßen Dichtungsmasse auf dem Träger 14 genügt, dass einseitig und nur ein streifenförmiger Formkörper 12 vorgesehen ist. Alternativ und/oder ergänzend kann auch beidseitig oder jeweils auf einer Seitenfläche 15 entlang einer oberen und unteren Längskante ein Formkörper 12 vorgesehen sein.
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Eine weitere alternative Ausführungsform des Dichtungselementes 11 ist in 4 dargestellt. Der Träger 14 ist beispielsweise als ein maschenförmiges Gewebe ausgebildet, deren Maschenweite an die Einsatzfälle anpassbar ist. Solche Dichtungselemente 11 können ebenfalls als Fugenabdichtungselement eingesetzt werden. Bei diesem gitter- oder maschenförmigen Gewebe kann es sich um ein Metallgitter oder Kunststoffgitter handeln. Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Dichtungsmasse wiederum in pastöser Form auf den Träger 14 aufgebracht wird, so dass die Dichtungsmasse die Gitterstruktur zumindest teilweise durchdringt, so dass die Gitterstruktur zumindest teilweise in den Formkörper 12 eingebettet ist. Bevorzugt kann vorgesehen sein, dass auf jeder Seitenfläche des maschenförmigen Gitters sich durchgehend der Formkörper 12 erstreckt. Die Gitterstruktur kann auch durch Versteifungselemente, wie beispielsweise daran und/oder darauf aufgebrachten Streifen oder Wellen formstabil zumindest bezüglich deren Höhe ausgebildet werden.
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In 5 ist schematisch eine Schnittdarstellung einer Dehnungsfuge 16 zwischen zwei Betonierabschnitten 17 beziehungsweise zwei Wänden 17 dargestellt. Diese Dehnungsfuge wird beispielsweise derart ausgebildet, dass zunächst ein erstes Dichtungsprofil 18 zwischen die zwei Betonierabschnitte 17 eingebracht wird. Anschließend kann die Dichtungsmasse 11 beispielsweise unmittelbar aus einer Kartusche ausgetragen werden, um die Dehnungsfuge 16 zu verfüllen, wobei sich dadurch ein Formkörper 12 bildet, der einerseits an den Stirnseiten der Betonierabschnitte 17 und andererseits an dem Profilelement 18 angreift. Alternativ kann die Dichtungsmasse 11 auch in diese Dehnungsfuge 16 eingesprüht oder aufgewalzt oder anderweitig aufgetragen werden. In einigen Anwendungsfällen ist es auch möglich, dass in eine solche Dehnungsfuge 16 ausschließlich die Dichtungsmasse 11 eingebracht wird, ohne dass zusätzlich ein weiteres Profilelement 18 vorgesehen ist. Diese Anwendung zeigt einen möglichen Einsatz der Dichtungsmasse, welche pastös in einer Kartusche oder in einem Gebinde bereitgestellt wird und alternativ zum Formkörper 12 gemäß 1 vorgesehen sein kann.
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4. Vergleichsversuche
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Nachfolgend werden die Anquellzeiten der erfindungsgemäßen Dichtungsmasse den aus dem Stand der Technik bekannten Dichtungselementen gegenübergestellt.
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Zur Versuchsdurchführung wurden die jeweiligen Dichtungselemente mit Dichtungsmassen in Streifen von 10 × 5 cm geschnitten und in ein mit Leitungswasser (16°C) gefülltes Glas gegeben, so dass zwei Drittel der Länge des Streifens im Wasser stand. Die Zimmertemperatur lag bei 20°C.
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Die Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle 1 zusammengefasst: Die Vergleichsversuche zeigen, dass nur bei der erfindungsgemäßen Dichtungsmasse ein verzögertes Anquellverhalten ohne zusätzlichen Anquellschutz erreicht werden kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 0964109 B1 [0005]
- EP 0992446 B1 [0005]
- DE 10241530 A1 [0008]