DD277277A1 - Verfahren zur herstellung von baustoffmischungen auf alkalimetallsilikatbasis - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft das Herstellen von Baustoffmischungen auf Alkalimetallsilikatbasis fuer Elementefertigung, fuer die Fertigung von Beschichtungsmaterialien und Mehrschichtenelementen, die aggressiven sauren Medien oder solchen mit hoher Feuchtigkeit ausgesetzt sind, aber auch als diffusionsdichter Klebestoff auf Mauerwerk, Putz, Beton. Erfindungsgemaess wird eine anionisch stabilisierte Bitumenemulsion mit 40-52%igem Feststoffanteil vermischt, mit einer waessrigen Alkalimetallsilikatloesung, mit einem sauer hydrolisierbaren Salz oder Salzgemisch der Phosphorsaeure, der Hexafluorkieselsaeure, der Flusssaeure von hochdispersen Kieselsolen, mit einer anionisch stabilisierten Polymerdispersion mit einem 455%igen Feststoffanteil und gegebenenfalls mit Fuellstoffen in einem Masse-Verhaeltnis von 1:0,1 bis 2,8:0,2 bis 2,4:0,09 bis 2,5:0,1 bis 4,8. Die Erfindung bewirkt eine gute Klebrigkeit bei gleichzeitiger Formbestaendigkeit des Gemisches eine gute Feuchte- und Waermebestaendigkeit, hohe Resistenz gegenueber aggressiv sauren Medien. Der erfindungsgemaess hergestellte Baustoff kann starken mechanischen Belastungen ausgesetzt werden.

Description

Anwendungsgebiet

Die Erfindung betrifft das Herstellen von Baustoffmischungen auf Alkalimetallsilikatbasis für Elementefertigung, wie Platten, Steine, Schindeln, für die Fertigung von Beschichtungsmaterialien und Mehrschichtelementen, die aggressiven sauren Medien oder solchen mit hoher Feuchtigkeit ausgesetzt sind, aber auch als diffusionsdichter Klebstoff auf Mauerwerk, Putz, Beton u. ä.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Es sind Verfahren zur Herstellung von säure- und feuchtigkeitsbeständigen Baukörpern auf der Basis von Alkalimetallsilikatlösungen (Wasserglas) bekannt unter Verwendung von Mineralmehl als anorganische Füllstoffe sowie geeigneter Abbindebeschleuniger, die mit Wasserglas reagieren, und von Polymerzuschlägen. In der DE-AS 1181113 und im EP 0053296 wird das Herstellen von Schaumkörpern aus Wasserglas beschrieben, wobei die Schäumung durch Treibgas oder mechanisch erfolgt. In der DE-AS 1181113 werden als Mineralmehl z. B. Andesit, Granit, aber auch gemahlene Abfälle von chemischen Steinzeug und Schamotteziegel eingesetzt. Als geeignete Abbindebeschleuniger für Wasserglas dienen Silicofluoride, Sulfochloride, Ester der Fettsäuren oder des Glycerins. Der Zusatz von Natriummethacrylatmischpolymerisaten mit Polymethylmethacrylat dient ausschließlich zur Regelung der Porenstruktur. Im EP 0053296 dient die Zugabe einer Naturlatex-Dispersion der Erhöhung der Festigkeitsbeständigkeit durch unmittelbares Einbauen des Latex in das aus Wasserglas, Füllstoffe, Netzmittel und Härter enthaltene Schaumgerüst. In DD-WP 255484 wird eine Wasserglasmischung für das Herstellen eines Schutzbelages oder Schutzüberzuges von Behältern und Rohren offenbart, in der zu einer bekannten Mischung ein schwer- bzw. unverseifbares Polymer mit thixotropen Eigenschaften, z. B. ein Polyacrylat, zugesetzt wird, wodurch im Schleuderverfahren eine gleichmäßig verteilte Beschichtung erreicht wird und das Polyacrylat als Schaumgebilde von der Oberfläche wieder entfernt werden kann.

Aus der letztgenannten Patentschrift ist besonders erkenntlich, daß die hinzugefügte Polymerdispersion im bekannten Wasserglasgemisch zur Schaumbildung neigen und ein stabiles Schaumgerüst bilden. Die in den Erfindungsbeschreibungen DE-AS 1181113 und EP 0053296 erzeugten Schäume durch Treibgas oder mechanischer Einwirkung werden durch solche Polymerzusätze gefordert und verleihen dem Baustoff durch gleichzeitige Filmbildung eine Wasserundurchlässigkeit und Porenstabilität.

Im DD-WP 44824 wird eine bituminöse Klebemasse für Klebearbeiten im Baugewerbe beschrieben, die zum besseren Verarbeiten vorübergehend in eine bituminöse Klebemasse-Emulsion überführt wird, wobei geeignete Emulgatoren, wie Kasein oder Tonmehl in Verbindung mit Wasser hinzugefügt werden. In der Emulsionsphase wird damit die Klebewirkung vorübergehend aufgehoben. Zur Gewährleistung einer ausreichenden Stabilität der bituminösen Klebemasse-Emulsion werden der Mischung stabilisierende Stoffe, wie z. B. Wasserglas, Glycerin o. ä. zugesetzt. Wasserglas dient gleichzeitig, wie die Zugabe emulgierter synthetischer oder natürlicher Harze, beispielsweise Bitumenharz, Polyesterharz, Polyvinylacetat-Dispersion als zusätzlicher Klebestoff.

Bituminöse Klebemassen mit weiteren Polymeren modifiziert, wie durch Zugabe von Kautschuklatex oder anderen Plastdispersionen, beinhalten eine Reihe von Erfindungsbeschreibungen (DD-WP 214853, DE-OS 2014036, DE-OS 2041 539, DE-OS 2723948, DE-OS 2735823)

Das Haftvermögen dieser Klebemittel beruht auf reiner Adhäsion.

Ziel der Erfindung

Mit der Erfindung soll eine Baustoffmischung entwickelt werden, die sich für säure- und wasserresistente wie auch feuchtigkeitsabweisende bzw. feuchtigkeitsundurchlässige Baumaterialien in Form von Platten, Steinen, Beschichtungsmaterialien, aber auch als Kleb- oder Verbindungsstoff mittels bekannter technologischer Schritte weiterverarbeiten läßt.

Wesen der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Baustoffmischungen auf Alkalimetallsilikatbasis mit erhöhter Säure- und Feuchtigkeitsbeständigkeit herzustellen, bei denen sowohl gute Adhäsionskräfte, Kohäsionskräfte als auch chemische Bindungen zu silikatischen Stoffen ausgebildet werden, die für vielseitige Beschichtungs- und/oder Klebemassen ausschlaggebend sind.

Unter Verwendung von Alkalimetallsilikat als Bindemittel, einem anorganischen Härter, einer wäßrigen Polymerdispersion sowie mit oder ohne anorganischen Füllstoffen, wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine anionisch stabilisierte Bitumenemulsion mit40...52%igem Feststoffanteil vermischt wird mit einer Alkalimetallsilikatlösung mit den molaren Verhältnissen SiO₂:Me₂O = 3 bis 3,5 (Me = Natrium, Kalium), mit einem sauer hydrolisierbaren Salz oder Salzgemisch der Phosphorsäure, der Hexafluorkieselsäure, der Flußsäure oder von hochdispersen Kieselsolen sowie mit einer anionisch stabilisierten Polymerdispersion mit einem 45 ± 5%igen Feststoffanteil und gegebenenfalls mit Füllstoffen in einem Masseverhältnis von 1:0,1 bis 2,8:0,2 bis 2,4:0,09 bis 2,5:0,1 bis 4,8.

Bei den hydrolysierbaren Salzen bzw. Salzgemischen kommen Phosphate des Aluminiums, Eisens, Mangans, Hexafluorsilikate der Erdalkalien und/oder Alkalien sowie des Ammoniaks, Fluoride des Bors, Aluminiums in Betracht. Sie besitzen die bereits bekannten Eigenschaften, mit Kalciumionen und amorpher Kieselsäure schwerlösliche Verbindungen zu bilden, wodurch es zur Aushärtung der Kieselsäureverbindungen kommt und bei Kombination mit Beton eine chemisch verankernde Haftung zu diesem erreicht wird, gleichzeitig werden die Poren des Betons mit den schwerlöslichen Verbindungen verankert und abgedichtet. Diese Salze sind weiterhin fähig, die anionisch stabilisierte Bitumenemulsion sowie andere Polymerdispersionen sehr schnell zu brechen. Die Erniedrigung des pH-Wertes erhöht die Klebrigkeit des Bitumens und verbessert die Formbeständigkeit. Es bilden sich bitumenmodifizierte Haftbrücken aus, die die Kohäsionskräfte innerhalb des Baustoffgemisches stark erhöhen, aber auch Adhäsionskräfte stark ansteigen lassen, insbesondere die haftverbessernde Wirkung zu Beton und anderen Gesteinsbaustoffen.

Bitumen selbst zeichnet sich durch gute Alterungsbeständigkeit sowie Wasserbeständigkeit aus. Das problemlose Einarbeiten der Bitumenemulsion in eine andere anionisch stabilisierte Polymerdispersion bewirkt eine verbesserte Feuchtebeständigkeit der Gesamtmischung. Umgekehrt wird die Wärmebeständigkeit des Bitumens durch die gebildeten feinstverteilten Silikate, Fluoride, Phosphate wesentlich erhöht.

Die aufgezeigten Wechselwirkungen der Mischungskomponenten untereinander lassen einen dichten Baustoff entstehen, der über eine hohe Resistenz gegenüber aggressiv sauren und feuchten Medien verfügt, der starken mechanischen sowie Druckbelastungen ausgesetzt werden kann, im nicht ausgehärteten Zustand eine ausgezeichnete Klebebeständigkeit wie auch Formbeständigkeit besitzt und nach dem Aushärten überraschend hohe Verankerungskräfte sowohl innerhalb des Baustoffes als auch zu anderen Gesteinsbaustoffen verfügt.

Der Haftverbund der neuen Baustoffmischung zu anderen Untergründen, vorwiegend zu Beton, kann in der Weise erhöht werden, daß der Untergrund vor dem Beschichten mit dem hydrolisierenden Salz bzw. Salzgemisch benetzt wird.

Ausführungsbeispiele

1. Haftschicht zwischen Wasserglasmörtel und Zementbeton

Ein Schutz von Rauchgaskanälen aus Zementbeton gegen die schwefelsäure Rauchgasatmosphäre bietet ein säure- und temperaturbeständiger Wasserglasmörtel bestimmter Zusammensetzung, der durch die neue Mischung mit dem Zementbeton qualitätsgerecht verbunden wird und gleichzeitig den Schutz erhöht.

Die Ausbildung der Schicht zwischen dem zementgebundenen Mantelbeton und dem Wasserglasmörtel erfolgt je nach Dimensionierung und anlagentechnischer Projektierung als Dämm-, Haft-, Isolier- oder Belüftungsschicht.

Eine Mischung aus

35 Masseteilen Wasserglas

35 Masseteilen Bitumen-Latex-Emulsion

10 Masseteilen Natriumfluorid

20 Masseteilen Porzellanmehl , wobei die 35 Masseteile Bitumen-Latex-Emulsion aus

8% Bitumenemulsion und

2% Latexdispersion besteht, wird auf

den Zementbeton aufgebracht. Nach" dem Aushärten dieser Schicht erfolgt das Aufbringen des Wasserglasmörtels. Es kommt ein sehr guter Verbund zwischen den drei Schichten zustande. Neben dieser Wirkung wird durch die neue'Haftschicht das unterschiedliche Schwindverhalten von Wasserglasmörtel und Zementbeton kompensiert. Die gute Diffusionsbeständigkeit der Mischung gegenüber sauren Rauchgasen und Kondensaten erhöht den Schutz des Mantelbetons. Eventuelle Fehlstellen im Wasserglasmörtelgefüge und ihre negativen Einflüsse kommen nicht zur Wirkung.

2. Dichtende Beschichtungen auf Betonoberflächen

Die Betonoberfläche wird mit einer gesättigten Lösung von MgSiF₆ vorbehandelt, und dann wird ein Gemisch von 100 Masseanteilen in % anionisch emulgierte Bitumenemulsion mit einem Feststoffanteil von 49 ± 2%

35 Masseanteilen in % anionisch stabilisiertem Latex eines !Copolymerisate von Butadien, Styren und einer a-ß-

ungesättigten Kohlensäure

28 Masseanteilen in % Natriumsilikatlösung mit einer Dichte von 1,39g/cm³ 18 Masseanteilen in % Schiefermehl 8,5 Masseanteilen in % Natriumsilikofluoridlösung 1,5 Masseanteilen in % Magnesiumsilikofluoridlösung. Die Fluorsilikate werden unmittelbar vor der Verarbeitung mit den anderen Komponenten gemischt.

3. Beschichtung der Abdichtung von silikatischen Baustoffen und Haftgrund für Farbanstriche

100 Masseanteile in % anionisch (KOH) stabilisierte Bitumenemulsion mit einem Feststoffgehalt von 49 ± 2%

36 Masseanteile in % Kaliumsilikatlösung (K₂O=SiO₂ = 1:3,3 bis 1:3,7) 12 Masseanteile in % gesättigte AI₃PO₄-Lösung 0,5 Masseanteile in % BF₃ 0,8 Masseanteile in % Zn₃ (PO₄)₂-Lösung gesättigt.

Die Herstellung des Gemisches erfolgt durch Homogenisieren der Kaliumsilikatlösung mit der Bitumenemulsion, die Phosphate und BF₃ werden unmittelbar vor der Verarbeitung zugesetzt bzw. in der Mischdüse des Spritzgerätes homogenisiert.

4. Spachtel- bzw. Fugenabdichtungsmasse

100 Masseanteile in % anionisch stabilisierte Bitumenemulsion 45 Masseanteile in % Acryldispersion Typ D343; 48 ± 1 % Feststoffgehalt 32 Masseanteile in % Kieselsol 21,5 Masseanteile in % Schiefermehl 10 Masseanteile in % Filterasche 2,5 Masseanteile in % Wasser

Alle festen Komponenten werden mit Wasser angesetzt und danach in der Reihenfolge Bitumenemulsion, Akrylatdispersion und Kieselsol hinzugefügt.

5. Herstellung eines Betons

10 Masseanteile in % anionisch stabilisierte Bitumenemulsion 5 Masseanteile in % Natriumwasserglas 5 Masseanteile in % Kaliumwasserglas 5 Masseanteile in % B PO₄ 12 Masseanteile in % Betonkiessand 0-2 mm 14 Masseanteile in % Betonkies 2-8mm 9 Masseanteile in % Betonkies 8-16mm.

Das Homogenisieren erfolgt in einem Zwangsmischer, bei dem Kiessand 0-16 vorgegeben, Wasserglas und Bitumenemulsion hinzugemischt werden. Nach etwa 8-10minütiger Mischdauer wird Härter hinzugefügt und nochmals 2-3 Minuten gemischt.

6. Herstellung eines Dämmstoffgemisches 12,2 Masseanteile in % Natriumwasserglas 14,2 Masseanteile in % anionisch stabilisierten Bitumenemulsion 1,5 Masseanteile in % B PO₄ 1,5 Masseanteile in % AIPO₄ 45,0 Masseanteile in % geschäumte granulierte Altplaste Die geschäumten Plastabfälle werden mit den angegebenen Mengen Wasserglas und Bitumenemulsion in einem Freifallmischer etwa 10 Minuten gemischt, dann werden die Härterkomponenten untergemischt, und das Gemisch wird in den entsprechenden Formen ausgehärtet.

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   1. Verfahren zur Herstellung von Baustoffmischungen auf Silikatbasis unter Verwendung von Alkalimetallsilikat als Bindemittel, einem anorganischen Härter, einer wäßrigen Polymerdispersion sowie mit oder ohne anorganischen Füllstoffen, dadurch gekennzeichnet, daß eine anionisch stabilisierte Bitumenemulsion mit40-52%igem Feststoffanteil vermischt wird

   - mit einer wäßrigen Alkalimetallsilikatlösung der molaren Verhältnisse SiO₂:Me₂O:3 bis 3,5 (Me = Natrium, Kalium)

   - mit einem sauer hydrolisierbaren Salz oder Salzgemisch der Phosphorsäure, der Hexafluorkieselsäure, der Flußsäure, von hochdispersen Kieselsolen,

   - mit einer anionisch stabilisierten Polymerdispersion mit einem 45 ± 5%igen Feststoffanteil

   - gegebenenfalls mit Füllstoffen
   in einem Masseverhältnis von

   1:0,1 bis 2,8:0,2 bis 2,4:0,09 bis 2,5:0,1 bis 4,8.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Phosphate des Aluminiums, Eisens, Mangans, Hexafluorsilikate der Erdalkalimetalle und/oder Alkalimetalle sowie des Ammoniaks, Fluoride des Bors, Aluminiums allein oder im Gemisch als hydrolisierbare Salze verwendet werden.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Acrylatdispersion oder eine Butadien-Latex-Dispersion als anionisch stabiliserte Polymerdispersion verwendet wird.