DD289898A7 - Waessriger rissueberbrueckender beschichtungsstoff fuer gasbeton-aussenwaende von warmbauten - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft speziell Beschichtungsstoffe für Gasbeton-Außenwände von Warmbauten zur dauerhaften Aufrechterhaltung ihrer Wärmedämmung und Baufestigkeit in Verbindung mit den drei Hauptparametern: Niedrige kapillare Wasseraufnahme von außen, maximale Wasserdampfdiffusion von innen, Dehnungsreserve für bis zu 2 mm sich aufweitende Risse. Die Bindemittelbasis der erfindungsgemäßen Beschichtungsstoffes enthält eine bei Normaltemperatur hochbeständig verfilmende Komponente und eine zweite, die erstgenannte weichmachende und flexibilisierende Komponente, die im Unterschuss eingesetzt wird und bei Normaltemperatur klebt bzw. nicht verfilmt. Diese Bindemittelkombination ist aus mindestens zwei verschiedenen wässrigen Reinacrylat-Polymerdispersionen zusammengesetzt. Bei Füllung dieser Bindemittelkombination mit anorganischen Materialien und ggf. ergänzend mit organischen Kurzschnittfasern werden a) die Teilchengröße der eingesetzten Füllstoffe in einem weiten Bereich von 60...500 my m gewählt und b) ein signifikanter Teil gröberen Materials, wie Quarzsand, besonders zugesetzt. Damit lässt sich die Bindemittelflexibilität soweit erhalten, dass mit überraschend guter Wirkung für notwendige Wasserdampfdiffusion ausreichend dünne Schichten mit einer Dehnungsreserve, die sonst nur von dickeren Schichten zu erwarten ist, erzielt werden,{Gasbeton; Außenwand; Gasbeton; Wärmedämmung; Gasbeton; Beschichtung; Bindemittel-Kombination, flexibel; Reinacrylatbasis; Füllstoff, anorganisch; Füllstoffteilchengröße; Wasseraufnahme; Kapilla; Wasserdampfdiffusion; Dehnungsreserve; Schichtdicke}

Description

In GB 1534043 und JA 79-24944 weroen zur Aufnahme der vom Untergrund luagehonden Wechsolspannungen Schichten von 1,3...3mm Dicke genannt, die damit 5,..10mal dicker sind als übliche Fassadenfarben und damit an Grenzen der Wasserdampfdlffuslonsfählgkelt stoßen. Die zur Füllung der Beschlchtungsstoffe genannten Füllstoffe sind hauptsächlich natürlicher Herkunft und sind insbesondere Caiclt (CaCO₃), aber auch Marmor, DoIo,,lit, Kaolin, Siliziumdioxid, Glimmer, Kieselgur. Zum Teil werden nuoh Faser-Zusätze zur Filmverstärkung erwähnt (US 4354000). Die Teilchengrößenverteilung der Füllstoffe ist bei GB 1034043 mit 4... 10μηι Durchmesser aber sehr eng und liefert voraussichtlich sehr die ite Beschichtungen. Eine breitere Verteilung bis zu maximal 160pm Korngröße wird bei GB 2026003 erwähnt. Die Reserve an nicht durch Pigment- und Füllstoff-Umhüll jng gebundenen Bindemittel ist in beiden Fällen begrenzt. In keinem der genannten Patentboschreibungen wird der Baustoff Gasbeton als Beschichtungsträger genannt und auf die oben beschriebenen spezifischen Bedingungen dos Baustoffs eingegangen.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung ist es, die Außenwände aus insbesondere großformatigen Gasbeton-Montageelementen von Warmbauten dauerhafter gegen eindringendes Niederschlagswassor zu schützen und don Verlust der Baufestigkeit und des hervorragenden Wärmdämmvormögens zu vermeiden.

Wesen der Erfindung

Die Aufgabo besteht darin, den Beschichtungsstoff so zu formulieren, daß er für den speziellen Baustoff Gasbeton besondere Eignung erhält und mehrlagig als Beschichtung auf den Außenflächen eppüziert, die sehr große Porigkeit und Wasseraufnahmefähigkeit des Gasbetons gegen eindringendes Niedarschlagswasser (Schlagrogen, Tauwasser u.a.) sehr stark herabsetzt, aber gleichzeitig so wasserdampfdurchlässig ist, daß die Beschichtung die Austrocknung des Bauwerks und das Entweichen dur ßewohnungsfeuchtigkeit nicht wesentlich behindert. Ferner soll die Beschichtung genügend Flexibilität aufweisen, um die durch hygrischo, thermische und mechanische Belastungsspannungen in der Gasbetonwand in den oberflächennahen Zonen sich bildenden und bereits vorhandenen Schwind- und Ha?.: risse dauerhaft zu überbrücken und gegen kapillar eindringendes Wasser unter allen hiesigen Klimabedingungen zu schützen.

Erfindungsgomäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Beschichtunfisstoff aus einer Mischung von zwei an sich bekannten witterungsbeständigen und insbesondere UV-Strahlung widerstehenden Polyacrylat-DispeHonen besteht, die fast nur aus Acrylat- und Methacrylat-Monomeren, sogenannten Reinacrylaten, synthetisiert sind.

Die Mischung enthält 20 bis 45 Masceanteile in % einer Dispersion, auf sogenannter Reinacrylatbasis, die im Temperaturbereich von 253 bis 293 Kzu zähklebrigen Schichten verfilmt und 80 bis 55 Masseanteile in % einer Dispersion ebenfalls auf sogenannter Reinacrylatbasis, mit klebfreier Verfilmbarkeit zwischen 291 und 293K. ,

Er besteht ferner aus an sich bekannten kristallinen, gegebenenfalls Inmellaren Füllstoffen, vorzugsweise Calcit, Marmor, Dolomit, Schwerspat, Quarzit und gegebenenfalls Talkum, Glimmer sowie farbgebenden Pigmenten auf vorwiegend oxidischer Grundlage und üblichen Additiven und Hilfsstoffen zur Regulierung der Filmbildungstemperatur, des Fließ- und Absetzverhaltens, der Wasserabweisung, des pH-Wertes, der mikrobiziden Stabilität und anderer Merkmale. Die Korngrößenverteilung der Füllstoffe und Pigmente liegt zwischen 0,1 bis 500pm. Mindestens 30 Masseanteile in % der Stoffe weisen dabei eine Korngröße zwischen 60 und 500pm auf, wobei das rechnerische Verhältnis von Bindemittel in Form des Feststoffvolumens der Polyacrylat-Disporsionen zur Summe der Volumina der Füllstoffe und Pigmente, ausgedrückt in der sogenannten Pigment-Füllstoff-Volumenkonzentration (PVK), unterhalb der sogenannten kritischen Pigment-Füllstoff-Volumenkonzentration (KPVK), der dichtesten Pigment-FüMstoff-Bindemittel-Packung, bei 42... 45Vol-% liegt. Bei dieser PVK werden in der Original-Konsistenz bei einer zweilagigen Beschichtung mit insgesamt 1700 bis 2 20OgZm¹ Auftragsmenge Überzüge mit Wasseraufnahmewerten erreicht, die geringer als 0,5kg/m²h⁰·⁶ nach TGL 27327 (Standard der DDR) sind, ein Wasserdampfdiffusionswiderstandswert von weniger als 2,0m nach TGL 27327 und eine Dehnung der Beschichtung bei Raumtemperatur von mehr als 2,0mm über einen sich öffnenden Riß erzielt.

Überraschenderweise wurde gefunden, daß damit Rißüberbrückungswerta bis zu Temperaturen von -1O⁰C erhalten werden, wo vergleichsweise handelsübliche Gasbetonbeschichtungen praktisch keine Rißüberbrückungswerte zeigen. Eine Bedingung dafür ist, daß die anorganische Füllung des Beschichtungsstoffes auf der Basis der oben charakterisierten Bindemittelmischung ein breites Kornspektrum von 0,1 bis 500μπι aufweist und von denen mindestens 30 Ma.-% des Gesamtfüllstoffan' uils aus einem Teil mit Struktur von 60 bis 500Mm Korngröße besteht.

Damit lassen sich bereits in einer vergleichsweise geringen Beschichtungsdicke von etwa 0,8 bis 1,0mm statt sonst mit Schichtdicken von 1,6 bis 3mm Überbrückungen über sich bis zu ca. 1 mm weit öffnende Schwind- und Haarrisse bei Gasbeton erzielen.

Neben den genannten anorganischen Füllstoffen und Pigmenten können gegebenenfalls auch synthetische Fasern, insbesondere Polyacrylnitril-Kurzschnittfasern bis zu 6mm Länge, vorzugsweise von 2 bis 4mm Längo, in geringen Mengen von ca. 0,5 bis zu maximjl 1,5% der Gesamtrezeptur zugefügt und homogen im Beschichtungsstoff verteilt werden. Sie wirken in erster Linie bei dem durch vorwiegend thermische Einwirkungen ausgelösten Beschichtungseinrisse rißstoppend und erleichtern außerdem die Applikation dickerer Schichten.

Die Applikation der Beschichtungsstoffe kann bei trockenem Wetter in bekannter Weise durch Streichen, Rollen, Bürsten, Aufziehen, pneumatischer und hydraulischer Spritzen geschehen. Um insbesondere durchgängige Fehlstellen mit Sicherheit zu vermeiden, sind die Beschichtungsstoffe mindestens zweitägig im Abstand von etwa einem Tag aufzubringen, wobei problemlos eine Gesamtauftragsmenge von mindestens 1700 bis 2 200g/m² resultiert.

Bei einer zweitägigen Beschichtung kann die Orundschicht und Deckschicht aus identischem Beschichtungsstoff besHhen odor aus einer faserhaltigen und einer faserfreien Beschlchtungsxusammensetzung gewählt werden.

Die zu beschichtende Gasbetonfläche kann sowohl unbehandelt, d. h. frei von Staub und losen Teilchen, als auch in bekannter Weise mit wäßrigen oder lösungsmittelhaltigen Einlaßgrundierungen vorimprägniert sein.

Ausführungsbelsplole

(Die Angaben erfolgen in Masseteilen)

Beispiel 1

Rißüberbrückender, wasserabweisender Beschichtungsstoff für Gasbeton-Außenwände aus Montageelementen 260 T. Polyacrylat-Dispersion 1.50% (klebfrei trocknend)

125 T. Polyacrylat-Dispersion II, 50% (zähklebrig - 20Ό

4...5T. Notz- und Dispergiermittelgemisch auf Basis von Polyacrylsäure-Alkalisalz und Grahamsches Salz (Polyphosphat) 1 T. Entschäumer/Entlüfter

2...4 Γ. Ammoniak25%pH-abhängig mindestens bis pH 8,5

10... 15 T. Frostschutzmittel (z.B. 15 T. Propandiol 1,3) werden hintereinander in einem laufenden Dissolver-Rührwerk verrührt, anschließend wird eine Lösung von

8 T. Methylsilikonharz in

15...25T. Filmbildungshilfsmittel, z.B. 25 T. Testbenzin,zugomischt.

In dieser Mischung werden intensiv dispergiert

50 T. Farbpigment, danach

175 T. Calcitmehl A (Kornfreiheit... 60 μιτι)

85 T. Calcitmehl B (Kornfreiheit... 200 pm)

Nach Beendigung der intensiven Dispergierung werden einzeln untergei ührt 0,5... 4 T. Mikrobizid/Konservierungsmittel entsprechend der mikrobiziden Wirkung des Präparates (4T. Kombinat HS 15 VEB CK Bitterfeld)

250 T. Füllstoff C (Calcit, Marmor und Quarz 60...500pm)

3,5 T. Polyacrylat-Verdicker zwischen 2,5 und 4,5 T. Zusatz möglich zwecks Realisierung einer konkreten Strukturviskosität) Das Material ist hoch strukturviskos, festkörperreich und kann mit 2 bis 10 T. Wasser zur Herstellung der Verarboitungsfähigkeit auf Applikationskonsistenz verdünnt werden.

Die PVK beträgt rechnerisch 52%.

Gasbeton-Prüfkörper mit einer Sollbruchstelle und einerzweilagigen Beschichtung mit Beispiel 1 (insgesamt 1700... 1900g/m²)

ergaben nach 6Otägiger Lagerung bei Raumtemperatur und Messung mit einer Zugfestigkeitsprüfmaschine eine <

Rißüberbrückungsweitevon mindestens 2,5mm bei 23 ⁰C bzw. mindestens 1,lmm bei -1ü°C.

Die kapillare Wasseraufnahme bei direkter Wassertauchung von analog beschichteten Gasboton-Prüfkörpern ergab einen Weit von weniger als 0,3kg/m²h"·⁶ unter Normbedingungen. Der Wert von der Messung des Wasserdampfdiffusionswiderstandes bei gleicher Beschichtung betrug weniger als 1,5m unter Normbedingungen.

Beispiel 2

Rißüberbrückonder, wasserabweisender, faserhaltiger Beschichtungsstoff für Gasbeton-Außenwände aus Montageelerr.enten 342 T. Polyacrylat-Dispersion 1,50% (klebfrei trocknend)

135 T. Polyacrylat-Dispersion II, 50% (zähklebrig - 20^cC)

3 bis 4 T. Netz- und Dispergiermittelgemisch auf Basis von Polyacrylsäure-Alkalisalz und Grahamsches Salz (Polyphosphat) 1 T. Entschäumer/Entlüfter

3 bis 4 T. Ammoniak 25% pH-abhängig, mindestens bis pH 8,5

10 bis 12 T. Frostschutzmittel (z. B. 12 T. Propandiol 1,3) werden hintereinander in einem laufenden Dissolver-Rührwerk verrührt, anschließend wird eine Lösung von

8 T. Methylsilikonharz in

15 bis 25 T. Filmbildungshilfsmittel, z. B. 25 T. Testbenzin, zugemischt.

In dieser Mischung werden intensiv dispergiert

50 T. Farbpigment, danach

142 T. Caicitmehl A (Kornfreiheit... 60 pm)

70 T. Calcitmehl B (Kornfreiheit... 200pm)

Nach Beendigung der intensiven Dispergierung werden einzeln bis zur homogenen Verteilung untergerührt 0,5 bis 4 T. Mikrobizid/Konservierungsmittel (entspr. der Wirkung)

12 bis 15 T. Polyacrylnitril-Kurzschnittfasern V»mm und 1,7 tex, bis an die Faseraufnahmefähigkeitsgrenze 203 T. Füllstoff C (Calcit, Dolomit und Quarz 60...500pm)

4 T. Polyacrylat-Verdicker.

Das (Material ist hoch strukturviskos, festkörperreich und kann mit 10 bis 20 T. Wasser zur Herstellung der Verarbeitungsfähigkeit auf Applikationskonsistenz verdünnt werden. Die PVK beträgt rechnerisch 42%.

Gasbeton-Prüfkörper mit einer Sollbruchstelle und einer zweilagigen Beschichtung mit Beispiel 2 (insgesamt 1700 bis 1950g/m²) ergaben nach 60tägiger Lagerung bei Raumtemperatur und Messung mit einer Zugfestigkeitsmaschine eine Rißüberbrückungsweitevon mindestens 3,0mm bei 23⁰C bzw. mindestens 1,5mm bei -10°C.

Die kapillare Wasseraufnahme bei direkter Wassertauchung von analog beschichteten Gasbeton-Prüfkörpern ergab einen Wert von weniger als 0,3kg/m'h°'^s unter Normbedingungen. Der Wert des Wasserdampfdiffusionswiderstandes betrug weniger als 1,8m bei Normbedingungen.

Mit den Beschichtungsstoffen der Beispiele 1 und 2 sind Gasbeton-Außenwände von Warmbauten nach einer entsprechenden Vorbehandlung zweilagig in der Form zu beschichten, daß entweder zwei Schichten des gleichen Materials nach Beispiel 1 bzw. 2 oder eine Grundbeschichtung nach Beispiel 2 mit einer Deckbeschlchtung nach Beispiel 1 kombiniert zu applizieren sind. Zu diesem Zweck ist mit der Vorbehandlung des Gasbetons durch Entfernen von Staub und losen Teilchen zu beginnen, gegebenenfalls mit einer an ε > bekannten wäßrigen (auf Basis Polyacrylat-Dispersion) oder lösungsmittelhaltigen Einlaßgrundierung (auf Basis einer Polyacrylat-Chlorpolymer-Kombination) der Gasbeton zu imprägnieren. Auf den wordon dann zuerst eine Lage des Beschichtungsstoffes mit 800 bis 1100g/m² und nach einem Tag Zwischentrocknung die zweite Lage mit 800 bis 1100g/m², in Summe 17OO...22OOg/m² aufgetragen. Der Auftrag kann durch Streichen, Rollen, Bürsten, Aufziehen, pneumatisches oder hydraulisches Spritzen geschehen. Durch sehr geringe Zusätze an Wasser kann die Original-Konsistenz an eine Applikations-Konsistenz angepaßt werden.

Eine besondere günstige und funktionssichere Gasbeton-Beschichtung erhält man, wenn man die Grundbeschichtung faserhaltig und die Deckbeschlchtung faserfrei wählt. Mittels dieser Beschichtung, die in der Lage ist, Risse bei 23⁰C bis zu 3,0 mm und bei -10°C noch bis zu 1,5mm Rißweite zu überbrücken, eine kapillare Wasseraufnahme von 0,3kg/m²h⁰·⁶ und einen Wasserdampfdiffusionswiderstandswert von 1,5m zu unterschreiten, kann ein Gasbeton-Dauerschutz bis zu 10 Jahren erreicht werden. Das bedeutet eine 10jährige Aufrechterhaltung der Wärmedämmung der Wand ohne Wiederholbeschichtung bei gleichzeitiger ebenso dauerhafter Haft- und Farbbeständigkeit der Beschichtung ohne Beschichtungszerstörun<|.

Claims (1)

1. Verwendung wäßriger rißüberbrückender Beschichtungsstoffe für Gasbetonaußenwände von Warmbauten auf der Basis von Polymerdispersionen, Pigmenten, Füllstoffen und Hilfsstoffen sowie gegebenenfalls synthetischen Fasern, gekennzeichnet dadurch, daß der Beschichtungsstoff als Bindemittel ein Gemisch aus 20 bis 45 Masseanteilen in % einer Dispersion auf Reinacrylatbasis, die im Temperaturbereich von 253 K bis 293 K zähklebrige Filme ergibt, und 80 bis b5 Masseanteilen in % einer Dispersion auf Reinacrylatbasis mit klebfreier Verfilmbarkeit zwischen 301 und 303 K enthält, die Füllstoff/Pigment-Volumenkonzentration zwischen 42 und 55 Volumenanteile in % beträgt, wobei die Korngrößenverteilung der an sich üblichen anorganischen körnigen oder lamellaren Substanzen zwischen 0,1 und 500 pm liegt, von denen mindestens 30 Masseanteile in % eine Korngröße von 60 bis 500 pm aufweisen.

   Anwendungsgebiet der !Erfindung

   Die Erfindung betrifft farbige Beschichtungsstoffe auf wäßriger Dispersionsbasis für Außenwände von Warmbauten aus großformatigen Gasbeton-Elementen.

   Charakteristik des bekannten Standes der Technik

   Ausgehend davon, daß Gasbeton ein ganz besonderer Baustoff ist, sind an zu seiner Beschichtung geeignete Mittel auch ganz besondere Forderungen zu stellen. Nur beim Erreichen und Einhalten derselben lassen sich bestimmte Vorzüge dieses Materials, wie Dauertest gkeit und hervorragende Wärmedämmung absichern. Der im trockenen Zustand hohe Wärmedämmwert würde bei Durchfeuchtung, wogegen der ungeschützte Gasbeton sehr anfällig ist, verloren gehen. Daher ist von einer Gasbetonbeschichtung zu fordern, daß sie nur Werte von weniger als 0,5kg/m^Jh^0j6 kapillarer Wassoraufnahme zuläßt, ein solcher Beschichtungsstoff also dickgenuy aufgetragen werden kann und dicht genug ist, um die Wasseraufnahmefähigkeit des Gasbetons dauerhaft zu behindern. Dabei erweist sich aber als besonderes Problem, daß sich bei Gasbeton prinzipiell infolge hygrischer, thermischer und/oder mechanischer Spannungen oborflächennahe, sich öffnende Schwind- und Haarrisse nach dem Beschichten bilden. Nur wenn sich diese nicht in die Beschichtung fortpflanzen, zum Beispiel durch Rißfortsetzung oder Enthaftung, läßt sich die kapillare Wasseraufnahme dauerhaft unterdrücken. Das erfordert eine auf Gasbeton gut haftende und über den sich öffnenden Rissen sehr dehnfähige Beschichtung, die sehr flexibel aufgebaut sein und in ihrer Schichtdicke über eine ausreichende Dehnungsreserve für Einschnürungen verfügen muß.

   Andererseits ist es erforderlich, daß eine solche Gasbetonbeschichtung ausreichend wasserdampfdurchlässig bleibt, damit die noch im Gasbeton enthaltene Produktionsfeuchte sowie die Feuchte antrophogner Herkunft abgeführt worden und die Wand trocken erhalten werden kann. Der hier international anerkannte und geltende Grenzwert des Wasserdampfdiffusionswiderstands beträgt maximal 2,0m, bezogen auf eine als diffusionsäquivalent angesetzte Luftschichtdicke. Seine Überschreitung würde zum Nässestau in der Wand und damit ebenfalls zur Einbuße der erforderlichen Wärmedämmung führen.
   Bezogen nur auf die Schichtdicke sonst gleichwertiger Beschichtet gen ist von folgendem Zusammenhang auszugehen:

   falls Schichtdicke a) hoch b) niedriger

   dann Wasserabweisung gut geringer

   dannRißüberbrückung besser abnehmend

   dann Haltbarkeit höher schlechter

   aberWasserdampfdurchlassigkeit zu gering besser.

   Diesen bauphysikalischen Erfordernissen beim Baustoff Gasbeton und diesen an eine Gasbetonbeschichtung detlv.lb zu stellenden Anforderungen (vgl. H. KÜNZEL: Gasbeton, Wärme- und Feuchtigkeitsverhalten - Wiesbaden und Berlin, 1971: Bauverlag GmbH) entspricht keiner der bekannten Bautenschutzmittel von sonst zum Teil an sich hoher Leistungsfähigkeit voll. Bokannt sind hochgefüllte Beschichtungsstoffe aut Basis unterschiedlicher wäßriger Polymer-Dispersionen zum Beschichten von Mörtelputzen an Fassaden und unterschiedlichen Betonen, die auch für Gasbeton-Außenwände Anwendung finden und entsprechend gekennzeichnet sind. Mit ihnen lassen sich in der Regel dicke Schichten auftragen, wodurch jedoch die Gewährung einer ausreichenden Wasserdampfdurchlässigkeit bei ausreichender Rißüberbrückungsfähiykeit in Frage gestellt wird. Weiterhin wurde versucht, durch Verwenden flexiblerer Polymer-Dispersionen, durch Kombinieren mit Weichmachern und/ oder anderer> flexibilisierenden Bindemitteln sowie durch eine Erhöhung des Bindemittelanteils, Rißüberbrückungsfähigkeit zu erzielen, die über auf Grund von Alterungsprozessen, wie Polymerabbau durch UV-Strahlen und Hydrolyse, über Oxidation, Migration und Verflüchtigung, nurzeitlich begrenzte Verbesserungen einbrachten. Erst die Berücksichtigung des Wechselspiels von Kontraktion und Fxpansion durch thermische Einflüsse auf Substrat und Riß, der Abhängigkeit der Beschichtungseigenschaften von klimabedingten Temperaturgrenzen führen zu neuen Lösungsvorstellungen, insbesondere zum Einsatz von Mischungen von gleicher Alterungsqualität von hochwitterungsbeständigen, insbesondere UV-stabilen Polyacrylat-Dispersicnen (DE 1272803/US 4390570/GB 1534043/JA 79-24944) mit hochdehnfähigen Polymer-Anteilen (DE 1272803/GB 2026003/JA 79 24944) bzw. Polymer-Anteilen mit extrem niedriger Glasübergangstemperatur T₀ (GB 1534043/US 4390570) mit flexibilisierender Wirkung. Die Mischungsverhältnisse der Polymerbestandteile sind zum Teil in sehr weiten Grenzen angegeben.