DE102005043272B4

DE102005043272B4 - Instandsetzung von Gebäuden und Gebäudeteilen

Info

Publication number: DE102005043272B4
Application number: DE102005043272A
Authority: DE
Inventors: Ralf Peter Jaklin
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-05-18
Filing date: 2005-09-12
Publication date: 2010-12-30
Anticipated expiration: 2025-09-13
Also published as: DE102005043272A1

Abstract

Verfahren zur Instandsetzung, insbesondere zur Trockenlegung und/oder Feuchtigkeitsisolierung von Gebäuden und/oder Gebäudeteilen, wie Mauerwerk, Betonteilen und dergleichen, wobei in die instandzusetzenden Gebäudeteile zunächst Hohlraumkanäle in Form von Bohrungen eingebracht werden und nachfolgend in die Hohlraumkanäle eine aushärtbare Suspension eines hydraulischen Bindemittels injiziert wird,
wobei die Hohlraumkanäle derart in die instandzusetzenden Gebäudeteile eingebracht werden, daß die Hohlraumkanäle durch die instandzusetzenden Gebäudeteile hindurch bis in das an die instandzusetzenden Gebäudeteile angrenzende Erdreich erzeugt oder angelegt werden, so daß die Suspension durch die Hohlraumkanäle hindurch bis in das an die instandzusetzenden Gebäudeteile angrenzende Erdreich injiziert wird, und die Hohlraumkanäle vollständig mit der Suspension verfüllt werden, wobei die Suspension außerdem die an das Erdreich angrenzende Fläche des instandzusetzenden Gebäudeteils zumindest im wesentlichen vollständig bedeckt, und
wobei die aushärtbare Suspension neben mindestens einem hydraulischen Bindemittel auf Basis von Zement außerdem eine Kombination aus Siliciumdioxid SiO₂ in einer Menge von 0,001 bis 20 Gew.-%...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Instandsetzung, insbesondere zur Trockenlegung und/oder Feuchtigkeitsisolierung von Gebäuden und/oder Gebäudeteilen, wie Mauerwerk, Betonteilen und dergleichen.
Gebäude und Gebäudeteile, insbesondere unterirdisch liegende, mit Erdreich in Kontakt stehende Gebäude bzw. Gebäudeteile sind vielfach einer Einwirkung von Feuchtigkeit und/oder Salzen ausgesetzt. Infolgedessen treten oft nicht unerhebliche Gebäudeschäden auf.
Aus diesem Grund stellt die Trockenlegung von Bauwerken oder, genauer gesagt, die Instandsetzung von feuchte- und salzgeschädigtem Mauerwerk nach wie vor ein nur schwierig zu lösendes Problem dar, welches immer wieder aufgrund der allgemein herrschenden Unsicherheit zu Diskussionen führt. Da insbesondere im Bereich der Instandsetzung von Altbauten dieses Arbeitsgebiet an vielen Objekten eine zentrale Funktion einnimmt, ist es auch volkswirtschaftlich sowie für die einzelnen Hausbesitzer ein besonders wichtiges Thema. Vor einigen Jahren hat die Bundesregierung im Rahmen der von ihr geförderten sogenannten Denkmalforschung auch ein Projekt zu diesem Thema aufgelegt. Dabei konnten wertvolle Erkenntnisse gewonnen werden, die heute eine relativ sichere Beurteilung der einzelnen Verfahren oder Verfahrensvarianten zulassen. Nach Vorliegen entsprechender Kenndaten für das jeweils instandzusetzende Objekt ist es auch möglich, finanzierbare Erfolge zu erzielen.
Wenn das Thema der Bauwerkstrockenlegung zutreffender mit dem Begriff der Instandsetzung von feuchte- und salzgeschädigtem Mauerwerk umschrieben wird, sind dabei genau die beiden hauptsächlichen Schadensverursacher genannt worden, nämlich die Feuchtigkeit einerseits und die Salze andererseits. Denn nur wenn es gelingt, in den Feuchtehaushalt und in den Salzhaushalt eines Gebäudes vernünftig einzugreifen, kann eine sinnvolle und wirtschaftliche Problemlösung erreicht werden. Dabei kann man zunächst feststellen, daß die gesamte Problematik immer mit der Feuchtigkeitsaufnahme der Bauwerke, insbesondere im erdberührten Grundmauerwerksbereich, beginnt.
Es handelt sich dort insbesondere um eine kapillare Wasseraufnahme, welche durch Druck (z. B. Sickerwasser, Hangwasser etc.) verstärkt werden kann. Bereits die Berührung eines nicht abgedichteten Mauerwerks mit normal feuchtem Erdreich (d. h. Erdreich mit üblicher Bodenfeuchte) kann bereits ausreichen, daß genügend Feuchtigkeit kapillar aufgenommen wird, um das eigentliche Problem ”in Gang zu bringen”. Durch die Wasseraufnahme gelangen dann allmählich auch Salze in den Baustoff, die sich im Mauerwerk verteilen und in den Verdunstungszonen anreichern. Bei entsprechender Konzentration dieser Salze können dann andere Mechanismen eine zusätzliche Durchfeuchtung hervorrufen. Im wesentlichen müssen hier die hygroskopische Wasseraufnahme und die Kondensation oder Tauwasserbildung angesprochen werden. Bei diesen Mechanismen wird das Wasser zunächst nicht flüssig aufgenommen, sondern als Wasserdampf eingelagert und im Porensystem verflüssigt. Es ist grundsätzlich also zwischen einer sozusagen ”flüssigen Wasseraufnahme” einerseits und einer sozusagen ”gasförmigen Wasseraufnahme” aus der Umgebungsluft andererseits zu unterscheiden, wobei die Gewichtung der einzelnen Mechanismen bei jedem Objekt anders einzustufen ist. Im einzelnen können folgende Wasseraufnahmemechanismen unterschieden werden, nämlich die kapillare Wasseraufnahme ohne Druck, die Wasseraufnahme unter Druck (z. B. durch Sicker-, Hang- oder Schichtenwasser), die hygroskopische Wasseraufnahme durch den Salzgehalt, die Wasseraufnahme durch Kapillarkondensation (Sorption) und die Wasseraufnahme durch Kondensation (Tauwasser).
Als wichtigste, durch Feuchte und Salz ausgelöste Schäden am Mauerwerk können die folgenden genannt werden: Frostschäden, Reduktion der Wärmedämpffähigkeit durch Wasseraufnahme und damit Erhöhung der Gefahr für Tauwasserbildung, Schalenbildung durch hygrisches Quellen und Schwinden im oberflächennahen Bereich von Baustoffen, Kristallisationsschäden durch Salze, Hydratationsschäden durch Salze, Frosttausalzschäden, Erhöhung der Gleichgewichtsfeuchte durch hygroskopische Effekte, Bindemittelumwandlungen und damit ausgelöste Salzbildungen durch die Einwirkung saurer Abgase (z. B. SO₂ und SO₃) auf säureempfindliche Bindemittel (z. B. Kalk) und die damit verbundenen Treiberscheinungen bei der Sulfatbildung (z. B. sogenanntes ”Sulfattreiben” durch Ettringitbildung) sowie Schäden durch Mikroorganismen, die auf durchfeuchteten Baustoffoberflächen besonders gut ge deihen können. Die vorgenannte Aufzählung ist sicherlich nicht vollständig; sie zeigt jedoch deutlich das komplexe Gebiet, das im Rahmen der vorliegenden Erfindung angesprochen wird.
Während bei Neubauvorhaben unterirdisch liegende, an das Erdreich angrenzende Gebäudeteile mit einer äußeren Isolierschicht (z. B. aus Bitumen) versehen werden können oder in Problemgebieten mit erhöhten Grundwasserspiegeln von vornherein eine wasserdichte Betonwanne (”weiße Wanne”) vorgesehen werden kann, sind derartige Maßnahmen nur bei Neubauten realisierbar, wohingegen bei älteren bzw. bereits bestehenden Gebäuden bzw. Gebäudeteilen im Falle von Feuchtigkeitsschäden nachträgliche Maßnahmen für eine ausreichende Abdichtung bzw. Instandsetzung, insbesondere Trockenlegung bzw. Feuchtigkeitsisolierung, nur mit erheblichem Aufwand realisierbar sind.
Ein Verfahren des Standes der Technik besteht darin, die von Feuchtigkeit betroffenen Gebäudeteile, insbesondere den Kellerbereich des Gebäudes, vollständig freizulegen bzw. auszuschachten und hierauf eine nachträgliche Isolierschicht aufzubringen. Dieses Verfahren ist sehr zeit- und kostenaufwendig, wobei im Falle von Problemen mit der Bodenplatte bei hohen Grundwasserständen eine äußere Isolierung überhaupt nicht realisierbar ist. Zudem müssen im Fall von Beschädigungen der isolierenden Außenschicht oder bei steigendem Grundwasser gegebenenfalls Nachbesserungen an der Isolierschicht vorgenommen werden, welche ebenfalls nur sehr problematisch durchführbar sind.
Weiterhin sind sogenannte mechanische Verfahren bekannt, bei denen das Mauerwerk durch Aufsägen, durch Aufstemmen, durch Maueraustausch oder Unterfangungen sowie durch das Einrammen von geriffelten Blechen etc. getrennt bzw. abgedichtet werden soll. Ein derartiges Verfahren stellt immer einen erheblichen Eingriff in das Mauerwerk dar und kann zu großen Problemen in bezug auf die Statik führen.
Des weiteren sind sogenannte Injektionsverfahren bekannt, welche unter Verwendung von chemischen Materialien durchgeführt werden, die unmittelbar in die vorhandenen Mauern unter Druck eingespritzt werden oder eine Isolierung des Mauerwerks gegen Feuchtigkeit bewirken sollen. Nachteilig bei diesem Verfahren ist jedoch, daß im allgemeinen nicht flächendeckend für eine ausreichende Isolierung gesorgt werden kann und darüber hinaus aufgrund der eingesetzten Materialien relativ große Kosten entstehen. Auch ist die Anwendung eines solchen Verfahrens im Grundwasserbereich nicht unproblematisch.
Gleichermaßen sind Injektionsverfahren bekannt, welche unter Einbeziehung des umgebenden Erdreiches und/oder Füllmaterials zur Abdichtung arbeiten, wobei eine aushärtende Substanz unter Druck in das Erdreich und/oder das Füllmaterial eingepreßt wird. Ein derartiges Verfahren ist beispielsweise in der DE 102 21 528 A1 beschrieben. Nachteilig ist, daß die dort genannten Materialien nicht immer eine dauerhafte Abdichtung, insbesondere nicht bei hohen Wasserständen, gewährleisten. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß das dort beschriebene Verfahren mehrstufig durchgeführt werden muß.
Schließlich sind aus dem Stand der Technik auch sogenannte Mehrstufeninjektionsverfahren bekannt, bei denen zunächst Bohrungen in das trockenzulegende Mauerwerk eingetragen werden, welche anschließend mit einem besonders fließförmigen Injektionsmörtel verfüllt werden müssen, gefolgt von der Injektion des eigentlichen Wirkstoffs, insbesondere Silikonverbindungen oder Alkalisilikaten, wobei unter erschwerten Bedingungen, insbesondere bei hohen Durchfeuchtungsgraden und hohen relativen Luftfeuchtigkeiten, die Wirkstoffsysteme aktiviert werden müssen. Nachteilig hierbei sind die relativ kostspieligen Wirkstoffe bzw. Chemikalien, insbesondere Silikonmikroemulsionen, sowie die Mehrstufigkeit des Verfahrens.
Die DE 36 35 253 A1 offenbart ein Verfahren zur Tiefensanierung von mit Baustahl armierten Bauwerken, wobei der geschälte Beton bis hinter die korrodierte Armierung angebohrt und durch die Bohrung unter Druck eine Lösung eines modifizierten Alkalisilikats mit einem Me₂O:SiO₂-Verhältnis von 1:2 bis 1:3 einpreßt wird. Anschließend wird unter Druck eine Zement-Wasser-Schlämme mit Alkalisilikatlösung oder eine Mörtelmischung durch die Bohrung eingepreßt, die 2 bis 6 Gew.-%, bezogen auf den Zementanteil, einer feinteiligen amorphen Kieselsäure mit mindestens 90 Gew.-% SiO₂ oder feinteiliger, gefällter, aktiver Silikate des Magnesiums, Calcium, Bariums oder Aluminiums mit einer BET-Oberfläche von 50 bis 200 m²/g und einem d_50%-Wert unter 20 μm enthält. Nachteilig bei diesem Verfahren ist jedoch, daß es sich um ein mehrstufiges Verfahren handelt, welches im Vergleich zu einem einstufigen Verfahren deutlich zeit- und kostenintensiver ist. Weiterhin werden im Rahmen dieses Verfahrens die Lösungen bzw. Schlämme lediglich in die zu sanierenden Betonkonstruktionen eingepreßt, eine Sperrschicht gegenüber dem Erdreich, welche zwischen Bauwerk und Erdreich liegt, kann auf diese Weise jedoch nicht erreicht werden.
Die DE 30 30 512 A1 betrifft ein Dichtungsmittel für anorganische Baukörper auf Basis von Alkalisilikaten, wobei das Dichtmittel aus einer Suspension von Kieselsäurexerogelen oder -hydrogelen in einer Alkalisilikatlösung mit darin metastabil gelöster Kieselsäure besteht und wobei das Me₂O/SiO₂-Gewichtsverhältnis in der Suspension 1:3 bis 1:12 beträgt. Auch in diesem Fall wird versucht, die Beständigkeit und Undurchlässigkeit des Baukörpermaterials gegenüber Wasser durch Einpressen des Dichtmittels zu verbessern; auf diese Weise kann jedoch auch nicht verhindert werden, daß das Material des Baukörpers keiner Wassereinwirkung mehr ausgesetzt ist.
Weiterhin offenbart die DE-PS 880 579 ein Verfahren zum Abdichten und Verfestigen von Sand, Fels oder Bauwerk mittels einer nach bestimmbarer Zeit von selbst Gel ausscheidenden Kieselsäurelösung, wobei der Gleichgewichtszustand des handelsüblichen Natronwasserglases durch Vermischen mit einer Zement/Wasser-Suspension vor dem Einpressen in die zu dichtende oder zu verfestigende Masse geändert wird. Auch mit diesem Verfahren läßt sich keine wasserundurchlässige Sperrschicht erzeugen, welche beispielsweise Mauerwerk vor weiterer Feuchtigkeitseinwirkung schützt.
Weiterhin betrifft die EP 0 080 189 A1 ein Verfahren zur Trockenlegung von Mauern und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, wobei eine wasserabstoßende und hydrophobe Flüssigkeit der Mauer gleichmäßig über perforierte Rohre, welche sich in der Mauer befinden, mittels regelmäßiger Impulse zugeführt wird, die von einem Kompressor und einer Dosierungsein richtung ausgehen, welche durch eine elektronische, hydraulische oder pneumatische Einrichtung oder manuell gesteuert werden. Es wird eine Flüssigkeit in das Mauerwerk, insbesondere in End- bzw. Sackbohrungen, eingepreßt, weshalb auch durch dieses Verfahren das Mauerwerk nicht vor der weiteren Einwirkung von Wasser bzw. Feuchtigkeit geschützt ist.
Das WTA-Merkblatt 4-6-98-D vom 1.8.1999 der Wissenschaftlich-Technischen Arbeitsgemeinschaft für Bauwerkserhaltung und Denkmalpflege e. V., 85238 Petershausen, Seiten 1 bis 23, beschreibt in allgemeiner Weise ein Verfahren zur Herstellung eines Injektionsschleiers, wobei der das Bauwerk umgebende Baugrund als Stützgerüst verwendet wird.
Weiterhin betrifft der Prospekt ”Schleierinjektion” der Fa. Desoi GmbH, 36148 Kalbach, Seiten 1 bis 8 technische Vorrichtungen, welche im Rahmen der Erstellung eines Dichtschleiers hinter einer Wand bzw. einer Bodenplatte eingesetzt werden können.
Schließlich betrifft der Aufsatz ”Verfahren zur Mauerwerkstrockenlegung” in der Zeitschrift ”baumaschinendienst”, Heft 3/1994, Seiten 280 bis 282, 285 und 286 gemäß dem Abschnitt ”Einbau einer Injektionssperre” auf Seiten 282/285 ein Verfahren zur Einbringung von Chemikalien, Zementen oder Chemikalien/Zement-Gemischen in ein Mauerwerk im Sinne einer Injektionssperre, wobei das Dichtungsmaterial beispielsweise über im Raster angeordnete Bohrlöcher in das Mauerwerk entweder unter Druck oder drucklos im Tränkverfahren eingebracht werden kann. Es ist jedoch auch hier lediglich vorgesehen ist, das Dichtungsmaterial ausschließlich in das Mauerwerk selbst einzubringen.
Zu weiteren Einzelheiten in bezug auf die Entfeuchtung und Trockenlegung von Gebäudeteilen bzw. Mauerwerk kann insbesondere verwiesen werden auf den Mauerwerk-Kalender 2001, 26. Jahrgang, Ernst & Sohn Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH, Berlin, 2001, Herausgeber: H.-J. Irmschler und P. Schubert, ISBN 3-433-01438-8, ISSN 0170-4958, Seiten 225 bis 254 ”Entfeuchtung und Trockenlegung von Mauerwerk” (Helmut Weber, Ebersberg), sowie die dort referierte Literatur.
Das der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Problem liegt daher darin, ein Verfahren zur Instandsetzung, insbesondere zur Trockenlegung und/oder Feuchtigkeitsisolierung von Gebäuden und/oder Gebäudeteilen, wie Mauerwerk, Betonteilen (z. B. Betonwänden, Betondecken, Betonböden etc.) und dergleichen, bereitzustellen, welches die vorgenannten Nachteile des Standes der Technik zumindest weitgehend vermeidet oder aber wenigstens abschwächt.
Der Anmelder geht von dem Lösungsansatz aus, daß man im Rahmen eines sogenannten Injektionsverfahrens eine aushärtbare Suspension eines hydraulischen Bindemittels verwendet, wobei die Suspension neben mindestens einem hydraulischen Bindemittel auf Basis von Zement, vorzugsweise Portlandzement, sowie Wasser außerdem eine Kombination aus Siliciumdioxid SiO₂ und mindestens einem Alkalisilikat enthält. Eine derartige Suspension eignet sich zur Trockenlegung bzw. Feuchtigkeitsisolierung feuchter bzw. salzgeschädigter Gebäude bzw. Gebäudeteile, da im Rahmen einer einstufigen Injektion eine effiziente Abdichtung bzw. Isolierung der betroffenen Gebäude bzw. Gebäudeteilen erreicht werden kann, wobei gleichzeitig eine gute Festigkeit nach dem Aushärten erreicht wird, was gleichzeitig zu einer Verbesserung der Statik beiträgt.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit – gemäß dem Anspruch 1 der vorliegenden Erfindung – ein Verfahren zur Instandsetzung, insbesondere zur Trockenlegung und/oder Feuchtigkeitsisolierung von Gebäuden und/oder Gebäudeteilen, wie Mauerwerk, Betonteilen (z. B. Betonwänden, Betondecken, Betonböden) und dergleichen, wobei in die instandzusetzenden Gebäudeteile zunächst Hohlraumkanäle in Form von Bohrungen eingebracht werden und nachfolgend in die Hohlraumkanäle eine aushärtbare Suspension eines hydraulischen Bindemittels injiziert wird, wobei die Hohlraumkanäle derart in die instandzusetzenden Gebäudeteile eingebracht werden, daß die Hohlraumkanäle durch die instandzusetzenden Gebäudeteile hindurch bis in das an die instandzusetzenden Gebäudeteile angrenzende Erdreich erzeugt oder angelegt werden, so daß die Suspension durch die Hohlraumkanäle hindurch bis in das an die instandzusetzenden Gebäudeteile angrenzende Erdreich injiziert wird, und die Hohlraumkanäle vollständig mit der Suspension verfüllt werden, wobei die Suspension außerdem die an das Erdreich angrenzende Fläche des instandzusetzenden Gebäudeteils zumindest im wesentlichen vollständig bedeckt, und wobei die aushärtbare Suspension neben mindestens einem hydraulischen Bindemittel auf Basis von Zement außerdem eine Kombination aus Siliciumdioxid SiO₂ in einer Menge von 0,001 bis 20 Gew.-% und mindestens einem Alkalisilikat in einer Menge von 0,001 bis 20 Gew.-%, jeweils bezogen auf den Trockengewicht-Zementanteil der eingesetzten Suspension, enthält und die eingesetzte Suspension einen Wasser/Zement-Wert (W/Z-Wert) ≤ 0,6 aufweist.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich zur Anwendung in bezug auf zumindest teilweise unterirdischen bzw. zumindest teilweise an Erdreich angrenzende Gebäude bzw. Gebäudeteile, d. h. also zur Anwendung in bezug auf solche Gebäude bzw. Gebäudeteile, welche in Kontakt mit Erdreich stehen, da das angrenzende Erdreich in die Instandsetzung, insbesondere Trockenlegung bzw. Feuchtigkeitsisolierung, miteinbezogen wird. Denn die aushärtbare Suspension aus hydraulischem Bindemittel, Siliciumdioxid SiO₂ und Alkalisilikat sowie Wasser wird durch die Hohlraumkanäle bis in das an die betroffenen Gebäudeteile angrenzende Erdreich injiziert, so daß es eine Feuchtigkeitssperre zwischen betroffenem Gebäudeteil (z. B. Mauerwerk, Betonwand, Bodenplatte etc.) einerseits und angrenzendem Erdreich andererseits bewirkt, wie nachfolgend noch näher beschrieben.
Im Anschluß an die Injektion wird die Suspension aushärten gelassen, so daß eine Verfestigung der injizierten Suspension und auf diese Weise gleichermaßen eine Verbesserung der Statik realisiert wird. Es entsteht auf der mit dem Erdreich in Kontakt stehenden Außenseite des instandzusetzenden Gebäudeteils eine Isolier- bzw. Trennschicht, welche das instandzusetzende Gebäudeteil vom angrenzenden Erdreich separiert und aufgrund ihrer Wasserundurchlässigkeit vor weiterer Feuchtigkeits- und/oder Salzeinwirkung aus dem Erdreich schützt bzw. abschirmt.
Wie nachfolgend noch näher beschrieben, sind die Hohlraumkanäle, insbesondere im Hinblick auf ihre Anzahl, ihre räumliche Ausdehnung, ihre Anordnung bzw. räumliche Verteilung zueinander etc., derart einzubringen bzw. vorzusehen, daß die Statik des von Feuchtigkeits- und/oder Salzschäden betroffenen Gebäudes und/oder Gebäudeteils nicht beeinträchtigt wird.
Wie nachfolgend noch beschrieben, können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht nur vertikale Feuchtigkeitsabsperrungen realisiert werden (z. B. an Mauerwerk aller Art, Betonwänden etc.), sondern auch sogenannte horizontale Feuchtigkeitsisolierungen erzeugt werden (z. B. an Bodenplatten, Betondecken, Betonböden, Mauerwerk jeglicher Art etc.).
Erfindungsgemäß werden die Hohlraumkanäle in Form von Bohrungen eingebracht bzw. vorgesehen. Dabei werden die Hohlraumkanäle, also die Bohrungen, derart in die instandzusetzenden Gebäudeteile eingebracht, daß die Hohlraumkanäle, d. h. Bohrungen, durch die instandzusetzenden Gebäudeteilehindurch bis in das an die instandzusetzenden Gebäudeteile angrenzende Erdreich erzeugt bzw. angelegt werden, so daß die Suspension des hydraulischen Bindemittels, wie zuvor definiert, durch die Hohlraumkanäle hindurch bis in das an die instandzusetzenden Gebäudeteile angrenzende Erdreich injiziert wird und auf diese Weise zwischen Gebäudeteil und Erdreich gelangt und auf diese Weise nach Aushärten eine effiziente, wasserundurchlässige Sperr- bzw. Trennschicht (”Isolierschicht”) bildet. Mit der Suspension werden also nicht nur die zuvor angelegten Hohlraumkanäle bzw. Bohrungen vollständig verfüllt, sondern die Suspension wird derart durch die Hohlraumkanäle bzw. Bohrungen hindurch bis zu der bzw. quasi hinter die an das Erdreich angrenzende Fläche des instandzusetzenden Gebäudeteils injiziert, so daß die Suspension die an das Erdreich angrenzende Fläche des instandzusetzenden Gebäudeteils zumindest im wesentlichen vollständig bedeckt. Auf diese Weise wird das betroffene bzw. instandzusetzende Gebäudeteil vollständig vom Erdreich abgegrenzt. Nach dem Aushärten der Suspension resultiert eine das betroffene Gebäudeteil gegen Feuchtigkeit und/oder Salzeinwirkung isolierende Schicht auf der Außenseite des betroffenen Gebäudeteils, d. h. die an das Erdreich angrenzende Außenseite des betroffenen Gebäudeteils wird vollständig in bezug auf das angrenzende Erdreich abgesperrt bzw. isoliert; infolgedessen kann kein neues Wasser mehr auf das Gebäudeteil auftreffen bzw. einwirken, und das betroffenen Gebäudeteil, z. B. das betroffene Mauerwerk, kann somit von Restfeuchte austrocknen. Aufgrund der Tatsache, daß das angrenzende Erdreich in die Injektion sozusagen miteinbezogen wird, wird eine zusätzliche Stabilisierung der Statik erreicht, weil das angrenzende Erdreich sozusagen einen Gegendruck erzeugt, welche das Ganze stabilisiert. Nach Aushärten der injizierten Suspension resultiert eine isolierende Feuchtigkeitssperre zwischen angrenzendem Erdreich und betroffenem Gebäudeteil.
Durch die Verwendung der speziellen Suspension aus hydraulischem Bindemittel mit der Kombination aus Siliciumdioxid und Alkalisilikat(en) wird nicht nur eine wasserundurchlässige, sondern auch eine in statischer Hinsicht äußert stabile und feste Trenn- bzw. Isolierschicht in nur einem Arbeitsgang bzw. in nur einem Injektionsvorgang geschaffen, ohne daß es aufwendiger Vor- und/oder Nachinjektionen mit kostspieligen Spezialchemikalien bedarf.
Im allgemeinen wird das erfindungsgemäße Verfahren derart durchgeführt, daß in das betroffene Gebäudeteil (z. B. Mauerwerk, Bodenplatte etc.) eine Vielzahl von Hohlraumkanälen, d. h. Bohrungen, eingebracht bzw. angelegt wird. Dabei wird insbesondere die Anzahl der Hohlraumkanäle und/oder der Abstand der Hohlraumkanäle zueinander derart gewählt, daß die durch die Hohlraumkanäle hindurch bis in das Erdreich hinein injizierte Suspension die an das Erdreich angrenzende Fläche (d. h. die Außenseite) des instandzusetzenden Gebäudeteils (z. B. Mauerwerk, Bodenplatte etc.) zumindest im wesentlichen vollständig bedeckt und auf diese Weise eine effiziente und vollflächige Feuchtigkeitssperre bzw. Isolationsschicht bildet.
Im allgemeinen wird die erfindungsgemäß eingesetzte aushärtbare Suspension in einer derartigen Menge injiziert, daß die resultierende, auf der an das Erdreich angrenzenden Außenseite des instandzusetzenden Gebäudeteils befindliche Isolations- bzw. Sperrschicht eine Dicke von 0,1 bis 200 cm, insbesondere 1 bis 100 cm, vorzugsweise 5 bis 50 cm, aufweist.
Im allgemeinen werden die Hohlraumkanäle, also Bohrungen, mit Durchmessern von 10 bis 50 mm, insbesondere 20 bis 30 mm, in das betroffene Gebäudeteil eingebracht. Auf diese Weise ist gewährleistet, daß die Statik nicht beeinträchtigt wird, aber gleichzeitig eine ausreichend große Menge der Suspension injiziert werden kann.
Die Suspension wird unter Druck injiziert. Dabei wird insbesondere ein Druck von mindestens 0,5 bar, insbesondere mindestens 1 bar, vorzugsweise mindestens 2 bar, besonders bevorzugt mindestens 3 bar, angelegt.
Wie zuvor beschrieben, können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren sowohl Horizontalabdichtungen als auch Vertikalabdichtungen realisiert werden. Dies ist ein großer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens. Im Falle von Horizontalabdichtungen können auch sogenannte Bodenplatten von Gebäuden nachträglich isoliert werden, was mit Verfahren des Standes der Technik nicht oder allenfalls nur sehr eingeschränkt möglich ist. Hierin muß ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens gesehen werden.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann der Injektion der aushärtbaren Suspension eine Vorinjektion eines Mineralisators, insbesondere eines Alkalisilikats vorausgehen. Dies kann insbesondere im Fall von Horizontalabdichtungen (z. B. Bodenplatten) von Vorteil sein, insbesondere bei hohen Grundwasserständen. Als Mineralisator kann beispielsweise dasselbe Alkalisilikat eingesetzt werden, wie es im Rahmen der erfindungsgemäß eingesetzten aushärtbaren Suspension zur Anwendung kommt. Selbstverständlich können auch andere Mineralisatoren zum Einsatz kommen.
Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens können die in das betroffene Gebäudeteil eingebrachten Hohlraumkanäle, d. h. Bohrungen, abschließend mit einem Mörtel, insbesondere einem silikathaltigen Mörtel, verschlossen werden. Schließlich kann es auch vorgesehen sein, auf der Gebäudeinnenseite (d. h. auf der von dem Erdreich abgewandten Seite des betroffenen Gebäudeteils) anschließend einen Abschlußputz (z. B. einen sogenannten Sanierputz) aufzubringen, wobei dieser möglichst feuchtigkeitsdurchlässig sein sollte, damit die Restfeuchtigkeit aus dem feuchtigkeitsbetroffenen Gebäudeteil, insbesondere Mauerwerk etc., entweichen kann.
Wie zuvor beschrieben, geht die Erfindung davon aus, daß zu Zwecken der Abdichtung eine aushärtbare Suspension eines hydraulischen Bindemittels zur Anwendung kommt, welche neben dem hydraulischen Bindemittel auf Basis von Zement, vorzugsweise Portlandzement, und natürlich Wasser eine Kombination von Siliciumdioxid SiO₂ und mindestens einem Alkalisilikat enthält. Durch die spezielle Zusammensetzung wird in nur einem Injektionsvorgang eine Sperrschicht bzw. Isolation erzeugt, welche gleichzeitig wasserundurchlässig ist und andererseits eine ausreichende Stabilität bzw. Festigkeit nach dem Aushärten aufweist.
Was das hydraulische Bindemittel anbelangt, so kommt erfindungsgemäß Zement, insbesondere Portlandzement, zur Anwendung. Die erfindungsgemäß eingesetzte aushärtbare Suspension wird daher auch als sogenannte ”Zementschlämme” bezeichnet.
Zum Begriff des hydraulischen Bindemittels kann beispielsweise verwiesen werden auf Römpp Chemielexikon, 10. überarbeitete Auflage, Georg Thieme Verlag Stuttgart/New York, Band 1, 1996, Seiten 433/434, Stichwort: ”Bindemittel”, sowie die dort referierte Literatur. Dementsprechend werden als hydraulische Bindemittel solche Bindemittel bezeichnet, die auch unter Wasser abbinden, wie z. B. Zement und Kalk, während solche Bindemittel, die nur an Luft erhärten (”Luftbinder”), wie z. B. Gips, Anhydrit etc., als sogenannte nichthydraulische Bindemittel bezeichnet werden. Für weitere diesbezügliche Einzelheiten kann auf die vorgenannte Literaturstelle verwiesen werden.
Was den Begriff des Zements anbelangt, so kann gleichermaßen auf Römpp Chemielexikon, 10. überarbeitete Auflage, Georg Thieme Verlag Stuttgart/New York, Band 6, 1999, Seiten 5049 bis 5051, Stichwort: ”Zement”, sowie die dort referierte Literatur verwiesen werden. Zement ist demnach die Bezeichnung für feingemahlene hydraulische Bindemittel, d. h. solche mineralische Stoffe, welche unter Wasseraufnahme an Luft und selbst unter Wasser steinartig erhärten und nach dem Aushärten wasserbeständig sind. Chemisch besteht Zement überwiegend aus Calciumsilikaten, Calciumaluminaten und Calciumferriten, d. h. aus CaO mit SiO₂, Al₂O₃ und Fe₂O₃ in unterschiedlichen Mengenverhältnissen, die beim ”Brennen” der Rohstoffe (z. B. Kalkstein, Ton, Kalkmergel, Tonmergel etc.) bei Temperaturen bis zu ca. 1.500°C im Klinker entstehen. Für weitere diesbezügliche Einzelheiten kann auf die vorgenannten Literaturstellen verwiesen werden.
Was den erfindungsgemäß bevorzugt eingesetzten Portlandzement anbelangt, so handelt es sich hierbei um ein hydraulisches Bindemittel, welches aus einem feingemahlenen Gemisch aus Portlandzementklinker und Calciumsulfaten (z. B. Gips oder Anhydrit) besteht und welches nach dem Anrühren mit Wasser sowohl an der Luft als auch unter Wasser erhärtet und auch unter Wasser seine Festigkeit behält (”Wassermörtel”). Zur Herstellung von Portlandzement vermischt man z. B. kalk- und tonhaltige Rohstoffe (z. B. Kalkstein, Ton, Kalkmergel, Tonmergel etc.) derart miteinander, daß das Rohstoffgemisch neben SiO₂, Al₂O₃ und Fe₂O₃ aus dem Tonanteil zwischen etwa 75 und etwa 79 Gew.-% CaCO₃ enthält. Für weitere diesbezügliche Einzelheiten kann verwiesen werden auf Römpp Chemielexikon, 10. überarbeitete Auflage, Georg Thieme Verlag Stuttgart/New York, Band 5, 1998, Seiten 3530/3531, Stichwort: ”Portlandzement”, sowie die dort referierte Literatur.
Im allgemeinen kann die Menge an hydraulischem Bindemittel auf Basis von Zement, insbesondere Portlandzement, in der erfindungsgemäß eingesetzten Suspension in weiten Mengen variieren. Im allgemeinen enthält die für die Herstellung der erfindungsgemäß verwendeten Suspension verwendete hydraulische Grundmischung das hydraulische Bindemittel auf Basis von Zement, vorzugsweise Portlandzement, in Mengen von 100 bis 750 kg/m³, vorzugsweise 200 bis 500 kg/m³. Dennoch kann es einzelfallbedingt oder anwendungsbezogen gegebenenfalls erforderlich sein von den vorgenannten Mengen abzuweichen.
Neben dem hydraulischen Bindemittel auf Basis von Zement, vorzugsweise Portlandzement, sowie Wasser und Siliciumdioxid SiO₂ und mindestens einem Alkalisilikat kann die erfindungsgemäß einsetzbare Suspension darüber hinaus gegebenenfalls Additive, insbesondere anorganisch basierte Additive, wie Betonzusatzstoffe und/oder -zuschläge, enthalten. Vorzugsweise besteht die erfindungsgemäß verwendete aushärtbare Suspension nur aus anorganischen Bestandteilen, insbesondere nur aus den Komponenten hydraulisches Bindemittel, Siliciumdioxid SiO₂, Alkalisilikat und Wasser. Sofern weitere Additive vorgesehen sein sollten, insbesondere Betonzusatzstoffe und/oder Betonzuschläge, sollten diese anorganisch basiert sein. Hierin ist ein großer Vorteil der vorliegenden Erfindung zu sehen, da eine rein mineralische Zementmischung bzw. Zementschlämme zum Einsatz kommt, welche im wesentlichen keine organisch basierten Additive, insbesondere keine organisch basierten Betonzusatzmittel (z. B. keine organisch basierten Betonverflüssiger, Erstarrungsverzögerer, Erstarrungs- und Erhärtungsbeschleuniger, Einpreßhilfen, Betondichtungsmittel und dergleichen) enthält. Dies ist insbesondere im Hinblick auf die Kosten, aber auch im Hinblick auf das Abbindeverhalten von enormem Vorteil.
Mit anderen Worten ausgedrückt, ist die erfindungsgemäß eingesetzte aushärtbare Suspension bzw. Zementschlämme vorzugsweise rein mineralischer Natur; eine solche rein mineralische Suspension bzw. Zementschlämme kann, wie zuvor beschrieben, gegebenenfalls andere anorganisch basierte hydraulische Bindemittel sowie anorganisch basierte Betonzusatzstoffe und/oder anorganisch basierte Betonzuschläge enthalten, enthält jedoch keine organisch basierte Betonzusatzmittel.
Der Begriff der Betonzusatzstoffe bezeichnet nach DIN 1045 (07/1988) fein aufgeteilte Betonzusätze, die bestimmte Betoneigenschaften beeinflussen und als Volumenbestandteile zu berücksichtigen sind. Hauptsächlich verwendet werden mineralische Betonzusatzstoffe, insbesondere Gesteinsmehle, Hochofenschlacken, Traß, Flugaschen, Bentonite etc., sowie Pigmente bzw. Zementfarben, wie z. B. Eisenoxide, Chromoxide, Titandioxide und Ruße. Der Begriff der Betonzusatzstoffe ist nicht zu verwechseln mit dem Begriff der Betonzusatzmittel, wie nachfolgend beschrieben.
Der Begriff der Betonzuschläge bezeichnet dagegen nach DIN 1045 (07/1988) Zuschläge aus natürlichem oder künstlichem, dichtem oder porigem Gestein, in Sonderfällen auch aus Metall, mit Korngrößen, die für die Betonherstellung geeignet sind gemäß DIN 4226, Teile 1 bis 4; es wird unterschieden nach Betonzuschlag für Schwerbeton (Kornrohdichte über 3,2 kg/dm³, z. B. Bargt, Magnetit, Hämatit, Schwermetallschlacken, Stahlschrot, Stahlspäne etc.), für Normalbeton (Kornrohdichte 2,2 bis 3,2 kg/dm³, z. B. Flußkies und -sand, Grubenkies und -sand, Splitt, Schotter, Metallschlacken, Klinkerbruch, Asbest-, Glas-, Stahl-, Kohlenstoff- u. a. Fasern) und für Leichtbeton (Kornrohdichte unter 2,2 kg/dm³, z. B. Feinsand, Lavakies und -sand, Bimsstein, Kieselgur, Tuffe, Holzfasern, -späne, -wolle, -mehl, Blähglimmer, -ton, -perlite, -schiefer, Flugasche, Müllschlacke, Schaumkunststoff).
Der Begriff der Betonzusatzmittel, wie er erfindungsgemäß verwendet wird, bezeichnet nach DIN 1045 (07/1988) Betonzusätze bzw. Additive, die durch chemische und/oder physikalische Wirkung die Betoneigenschaften (z. B. Verarbeitbarkeit, Erhärten oder Erstarren) ändern; als Volumenanteil des Betons sind sie ohne Bedeutung. Die Betonzusatzmittel sind nicht zu verwechseln mit den zuvor genannten Betonzusatzstoffen. Bei den Betonzusatzmitteln unterscheidet man zwischen den vorgenannten Betonzusatzmitteln, d. h. Betonverflüssigern, Erstarrungsverzögerern, Erstarrungs- und Erhärtungsbeschleunigern, Einpreßhilfen für Spannbeton, Luftbodenbildnern, Betondichtungsmitteln etc.
Aufgrund der Tatsache, daß die erfindungsgemäß eingesetzte aushärtbare Suspension bzw. Zementschlämme ohne organisch basierte Additive bzw. ohne organisch basierte Betonzusatzmittel auskommt, aber dennoch zu einer ausgezeichneten Isolations- bzw. Abdichtschicht führt, werden in nicht unerheblichem Maße Kosten eingespart und ausreichende Festigkeiten der resultierenden ausgehärteten Feuchtigkeitssperre erreicht.
Der Anmelder hat überraschenderweise herausgefunden, daß ausgerechnet eine aushärtbare Suspension, welche neben mindestens einem hydraulischen Bindemittel auf Basis von Zement, vorzugsweise Portlandzement, – und selbstverständlich Wasser – außerdem eine Kombination von Siliciumdioxid SiO₂ und mindestens einem Alkalisilikat enthält, zu einer besonders guten Feuchtigkeitssperre bzw. Isolationsschicht führt, welche eine Langzeitabdichtung des nachträglich instandgesetzten Gebäudes bewirkt. Durch die Inkorporierung der Kombination von Siliciumdioxid und Alkalisilikat in die injizierte Zementschlämme wird eine besonders dichte und folglich wasserundurchlässige Matrix der resultierenden ausgehärteten Feuchtigkeitssperre erreicht. Die Matrix der resultierenden Feuchtigkeitssperre wird durch die Inkorporierung von Siliciumdioxid einerseits und Alkalisilikat andererseits verdichtet, so daß sie wasserundurchlässig wird. Das vorhandene Alkalisilikat verschließt gegebenenfalls vorhandene Restporen und Restkapillaren, so daß eine wasserdichte Sperrschicht gegenüber angrenzendem Erdreich realisiert wird. Das Siliciumdioxid bewirkt eine gesteigerte Festigkeit bzw. Stabilität nach dem Aushärten.
Ohne sich auf eine bestimmte Theorie festlegen zu wollen, läßt sich die verdichtende und festigkeitssteigernde Wirkung des Siliciumdioxids durch drei Effekte erklären: Da die Siliciumdioxidpartikel deutlich kleiner als die Zementkörner der Suspension sind, können sie einen Teil des Porenraums zwischen den Zementkörnern ausfüllen, so daß hierdurch das Gefüge des Zementsteins dichter wird und eine höhere Festigkeit und Dichtheit (”Wasserundurchlässigkeit”) erreicht wird. Zum anderen bildet Siliciumdioxid durch puzzolanische Reaktion mit dem Calciumhydroxid zusätzliche festigkeitssteigernde Calciumsilikathydrate (CSH), welche den CSH-Phasen des hydratisierten Zements ähnlich sind. Schließlich wird durch die Zugabe von Siliciumdioxid der Verbund zwischen Zuschlag einerseits und Matrix andererseits wesentlich verbessert, da durch die Zugabe des Siliciumdioxids der Calcium- und Ettringitgehalt in der Kontaktzone zwischen Matrix einerseits und Zuschlag andererseits verringert wird.
Die Inkorporierung des Siliciumdioxids in die erfindungsgemäß eingesetzte aushärtbare Suspension führt weiterhin dazu, daß das Siliciumdioxid an dem Hydratationsprozeß und den chemischen Reaktionen des Zementklinkers nicht nur teilnimmt, sondern diese entscheidend mitsteuert, wodurch eine Feuchtigkeitssperre bzw. Isolation mit verbesserten Gebrauchseigenschaften, insbesondere einer verbesserten Feuchtigkeitssperrwirkung und Festigkeit bzw. Stabilität, entsteht.
Das zusätzlich vorhandene Alkalisilikat dagegen kann aufgrund des guten Netz- und Kriechvermögens in gegebenenfalls auftretende oberflächliche Poren und Kapillaren eindringen und diese verdichten. Das Alkalisilikat ist somit speziell auf den komplexen Chemismus der eingesetzten Suspension bzw. Zementschlämme abgestimmt. Die Alkalisilikate reagieren in Kontakt mit dem Zement durch die Milieuänderung und die Bildung faktisch unlöslicher Silikate. Hierdurch werden gegebenenfalls auftretende Poren und Kapillaren versiegelt, so daß Wasser und Salze nicht mehr eindringen können. Diese Abdichtung ist praktisch unbegrenzt haltbar.
Durch die eingesetzte Kombination von Siliciumdioxid einerseits und Alkalisilikat andererseits, wird somit eine vollständige nachträgliche Abdichtung von durch Feuchtigkeits- und/oder Salzschäden betroffenen Gebäudeteilen ermöglicht.
Was die Menge an Siliciumdioxid SiO₂ in der eingesetzten aushärtbaren Suspension anbelangt, so kann diese in weiten Bereichen variieren. Erfindungsgemäß wird das Siliciumdioxid SiO₂ in einer wirksamen Menge, nämlich in einer Menge von 0,001 bis 20 Gew.-%, insbesondere 0,01 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise 0,1 bis 5 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,1 bis 3 Gew.-%, bezogen auf den Zementanteil der eingesetzten Suspension (Trockengewicht), verwendet. Dennoch kann es einzelfallbedingt oder anwendungsbezogen gegebenenfalls erforderlich sein, von den vorgenannten bevorzugten Mengen abzuweichen.
Im allgemeinen wird das Siliciumdioxid SiO₂ in Form eines feinteiligen Pulvers (”Mikrosilica”) oder einer Suspension eines feinteiligen Pulvers eingesetzt. Vorteilhafterweise weisen mehr als 95 Gew.-%, insbesondere mehr als 99 Gew.-%, der eingesetzten SiO₂-Teilchen Durchmesser unterhalb von 50 μm, insbesondere unterhalb von 45 μm, vorzugsweise unterhalb von 40 μm auf (Siebanalyse). Vorzugsweise haben die eingesetzten SiO₂-Teilchen einen d_50%-Wert ≤ 30 μm, vorzugsweise einen d_50%-Wert ≤ 20 μm.
Die besten Ergebnisse werden erhalten, wenn das Siliciumdioxid SiO₂ in Form einer Kieselsäure, insbesondere einer vorzugsweise feinteiligen amorphen Kieselsäure, und/oder in Form von Silikaten, insbesondere feinteiligen gefällten Silikaten, vorzugsweise des Magnesiums, Calciums, Bariums und/oder Aluminiums, eingesetzt wird.
Besonders gute Ergebnisse werden erhalten, wenn das eingesetzte Siliciumdioxid SiO₂, insbesondere die Kieselsäure und/oder die Silikate, eine spezifische Oberfläche (BET) von mehr als 50 m²/g, insbesondere mehr als 75 m²/g, vorzugsweise mehr als 100 m²/g, besonders bevorzugt im Bereich von 50 bis 200 m²/g, aufweist.
Bevorzugt eingesetztes Siliciumdioxid SiO₂, insbesondere Kieselsäure und/oder Silikat, weist einen SiO₂-Anteil, bezogen auf das eingesetzte Siliciumdioxid SiO₂, von mehr als 90 Gew.-%, insbesondere von mehr als 95 Gew.-%, vorzugsweise von mehr als 97 Gew.-%, auf. Daneben kann das eingesetzte Siliciumdioxid im wesentlichen inerte anorganische Verbindungen anderer Metalle, insbesondere Oxide, wie z. B. Aluminiumoxid und/oder Eisenoxid, und/oder Sulfate, wie z. B. Alkalisulfate, enthalten.
Vorteilhafterweise ist das eingesetzte Siliciumdioxid SiO₂ neutral, d. h. genauer gesagt eine wäßrige Suspension des eingesetzten Siliciumdioxids SiO₂ weist einen pH-Wert von etwa 7 auf.
Bevorzugt eingesetztes Siliciumdioxid SiO₂ weist eine wahre Dichte im Bereich von 1,9 bis 2,1 g/cm³ auf.
Die eingesetzte, mit Wasser angemachte aushärtbare Suspension weist erfindungsgemäß einen Wasser/Zement-Wert (W/Z-Wert) ≤ 0,6, insbesondere einen W/Z-Wert ≤ 0,5, vorzugsweise einen W/Z-Wert ≤ 0,45, auf. Auf diese Weise wird die Gefahr einer Entmischung während des Verdichtungsvorgangs und des Abhärtens minimiert bzw. ausgeräumt.
Was das erfindungsgemäß eingesetzte Alkalisilikat anbelangt, so kann dieses beispielsweise in Form einer Lösung oder Suspension (z. B. in Form einer wäßrigen, alkoholischen oder wäßrig-alkoholischen Lösung) eingesetzt bzw. der Suspension zugegeben werden.
Das erfindungsgemäß bevorzugt eingesetzte Alkalisilikat ist sogenanntes Wasserglas. Der Begriff ”Wasserglas” bezeichnet im allgemeinen aus dem Schmelzfluß erstarrte, glasige, wasserlösliche Kalium- und/oder Natriumsilikate (d. h. Salze von Kieselsäuren) oder deren viskose Lösungen bzw. Sus pensionen. Im allgemeinen kommen bei Wasserglas 1 bis 4 Moleküle SiO₂ auf ein Molekül Alkalioxid, weshalb die Natron- und/oder Kaliwassergläser üblicherweise auch durch das Massen- oder Molverhältnis von Alkalioxid (Me₂O) zu SiO₂ charakterisiert werden. Wassergläser enthalten aufgrund von Hydrolyse in der Hauptsache Hydrogensalze, wie Me₃HSiO₄, Me₂H₂SiO₄ und MeH₃SiO₄ (mit Me = K oder Na). Die Wassergläser sind im reinen Zustand durchsichtige, farblose, als technische Produkte durch Spuren von Eisen bläulich bis grünlich oder auch gelblich bis braun gefärbte Gläser, die mit Wasser bei erhöhter Temperatur und Druck kolloidale, klare, stark alkalisch reagierende Lösungen bilden. In kaltem Wasser sind Wassergläser unlöslich, durch das CO₂ der Luft werden sie allmählich neutralisiert, wobei je nach Konzentration Sole, Gele oder Fällungen von Kieselsäure entstehen. Durch Zusatz von Säuren wird Kieselsäure zunächst in Form von Polykieselsäuren als klares bis milchig trübes Kieselsol erhalten, welches sich rasch unter weiterer Wasserabspaltung und Ausbildung von Si-O-Si-Brücken zu Kieselgel vernetzen läßt. Für weitergehende Einzelheiten zum Begriff des Wasserglases kann beispielsweise verwiesen werden auf Römpp Chemielexikon, 10. überarbeitete Auflage, Band 6, 1999, Georg Thieme Verlag Stuttgart/New York, Seite 4939, Stichwort: ”Wasserglas”, sowie die dort referierte Literatur.
Vorzugsweise entspricht das für die Oberflächenbehandlung der abgetrockneten und ausgehärteten Betonfläche eingesetzte Alkalisilikat, vorzugsweise Wasserglas, der allgemeinen Formel Me₂O·n SiO₂ mit Me = Na und/oder K, wobei n eine ganze oder gebrochene Zahl von 1 bis 4, insbesondere von 2 bis 3, darstellt (wobei die jeweiligen Ober- und Untergrenzen eingeschlossen sind).
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist das eingesetzte Alkalisilikat, vorzugsweise Wasserglas, ein Me₂O/SiO₂-Verhältnis von 1:1 bis 1:4, insbesondere 1:2 bis 1:3, auf, wobei Me₂O den Alkalioxidanteil, vorzugsweise den Natrium- und/oder Kaliumoxidanteil, des Alkalisilikats bezeichnet.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird als Alkalisilikat ein Natrium- und/oder Kaliumwasserglas, insbesondere in Form einer Lösung oder Suspension, eingesetzt.
Dem Alkalisilikat können außerdem Kieselsäurehydrogele und/oder Kieselsäurexerogele zugesetzt sein. In diesem Fall kann sich das Me₂O/SiO₂-Verhältnis auf einen Wert von bis zu 1:12 erhöhen.
Was die Menge an Alkalisilikat(en), insbesondere Wasserglas, in der eingesetzten aushärtbaren Suspension bzw. Zementschlämme anbelangt, so kann diese in weiten Bereichen variieren. Erfindungsgemäß wird das Alkalisilikat in einer wirksamen Menge, nämlich in einer Menge von 0,001 bis 20 Gew.-%, vorzugsweise 0,01 bis 10 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,1 bis 5 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt 0,1 bis 3 Gew.-%, bezogen auf den Zementanteil der eingesetzten Suspension (Trockengewicht), verwendet. Dennoch kann es einzelfallbedingt oder anwendungsbezogen gegebenenfalls erforderlich sein, von den vorgenannten Mengen abzuweichen.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht insgesamt somit eine effiziente Abdichtung bzw. die Realisierung einer Feuchtigkeitssperre zwischen Baukörper und angrenzendem Erdreich. Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich gleichermaßen für Horizontal- wie Vertikalabdichtungen.
Durch die besondere Verfahrensführung und durch den Einsatz der speziellen aushärtbaren Suspension bzw. Zementschlämme läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren auch gegen drückendes und fließendes Wasser einsetzen bzw. durchführen.
Ein besonderer Vorteil liegt in der Verwendung einer rein mineralischen Suspension bzw. Zementschlämme. Dies ist insbesondere aus Gründen der Umweltverträglichkeit sowie aus Kostengesichtspunkten von besonderem Vorteil. Zudem führt dies gleichermaßen zu einer zusätzlichen Verfestigung der instandzusetzenden Gebäudeteile bzw. der Fundamente. Es wird somit gleichermaßen eine Boden- und Fundamentstabilisierung realisiert. Die Injizierung der erfindungsgemäß eingesetzten Suspension führt somit zusätzlich zu einer Festigkeitssteigerung der betroffenen Gebäudeteile, wie z. B. Mauerwerk, Betonflächen etc.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren können Flächensperren, Vertikalabdichtungen und Horizontalabdichtungen gegen eindringendes oder drückendes oder auch fließendes Wasser, gegen aufsteigende Feuchtigkeit, gegen Oberflächenwasser etc. realisiert werden.
Durch den Einsatz der speziellen Suspension bzw. Zementschlämme werden keine weiteren Chemikalien benötigt. Dies ermöglicht im allgemeinen eine sozusagen einstufige Injektionsweise; dies bedeutet, daß Injektionen (z. B. aufwendige Vor- und/oder Nachinjektionen) mit anderen Chemikalien, insbesondere mit Silikonen etc., nicht benötigt werden, da bereits die Injektion mit der erfindungsgemäß eingesetzten Suspension ausreicht, damit eine effiziente Abdichtung der betroffenen Gebäudeteile erreicht wird. Dennoch ist es nicht ausgeschlossen, daß gegebenenfalls Nachverpressungen, insbesondere bei komplizierten Bauwerksformen, durchgeführt werden.
Da eine alkalische Suspension bzw. Zementschlämme zum Einsatz kommt, wirkt die erfindungsgemäß eingesetzte Suspension in bezug auf Bewehrungen außerdem korrosionsschützend.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend durch die beigefügten Figuren nochmals näher erläutert. Es zeigt:
1 in einer geschnittenen Seitenansicht unterirdisch liegende bzw. an Erdreich angrenzende Gebäudeteile, welche nach dem erfindungsgemäßen Verfahren instandgesetzt und mit einer Feuchtigkeitssperre versehen sind, und
2 eine Draufsicht von Hohlraumkanälen, insbesondere Bohrungen mit injizierter Suspension in Form eines sogenannten Bohrlochrasters.
1 zeigt in einer geschnittenen Seitenansicht den unteren Bereich eines Gebäudes (z. B. Kellergeschoß) mit einer Bodenplatte 1, einem Mauerwerk bzw. einer Wand 2 und einer Decke 3, wobei Bodenplatte 1 und Mauerwerk 2 an ein Erdreich 4 angrenzen.
In die instandzusetzende bzw. trockenzulegende Bodenplatte 1 und in das instandzusetzende bzw. trockenzulegende Mauerwerk 2 sind eine Vielzahl von Hohlraumkanälen in Form von Bohrungen 5 eingebracht, in welche unter Druck die zuvor beschriebene aushärtbare Suspension bzw. Zementschlämme 6 unter Druck injiziert worden ist. Die Bohrungen 5 sind im Hinblick auf ihre Anzahl und auf ihre Verteilung derart angebracht, daß die erfindungsgemäß eingesetzte Suspension bzw. Zementschlämme 6 durch die Hohlräume 5 hindurch bis in das angrenzende Erdreich 4 injiziert werden kann, so daß die injizierte Suspension 6 die Außenseite, d. h. die an das Erdreich 4 angrenzende Fläche der Bodenplatte 1 und des Mauerwerks 2, vollständig bedeckt und dort nach Aushärtung eine wasserundurchlässige Feuchtigkeitssperre bewirkt.
Wie sich aus der 1 ergibt, kann auch der Bereich unterhalb der Bodenplatte 1 mit einer Isolierschicht versehen werden.
Die 2 zeigt schematisch die Anordnung der Bohrungen 5 in Form eines Bohrlochrasters, wobei die Bohrungen im Hinblick auf ihre Anzahl und Verteilung derart angeordnet sind, daß die injizierte Suspension bzw. Zementschlämme 6 die in 2 nicht dargestellte Außenfläche der Bodenplatte 1 und des Mauerwerks 2 vollständig bedeckt. Dies wird dadurch erreicht, daß – wie in 2 dargestellt – die Injektionsbereiche sozusagen überlappen, so daß eine sichere, effiziente und vollflächige Isolierschicht realisiert werden kann.
Weitere Ausgestaltungen, Abwandlungen, Variationen und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind für den Fachmann beim Lesen der Beschreibung ohne weiteres erkennbar und realisierbar, ohne daß er dabei den Rahmen der vorliegenden Erfindung verläßt.

Claims

Verfahren zur Instandsetzung, insbesondere zur Trockenlegung und/oder Feuchtigkeitsisolierung von Gebäuden und/oder Gebäudeteilen, wie Mauerwerk, Betonteilen und dergleichen, wobei in die instandzusetzenden Gebäudeteile zunächst Hohlraumkanäle in Form von Bohrungen eingebracht werden und nachfolgend in die Hohlraumkanäle eine aushärtbare Suspension eines hydraulischen Bindemittels injiziert wird, wobei die Hohlraumkanäle derart in die instandzusetzenden Gebäudeteile eingebracht werden, daß die Hohlraumkanäle durch die instandzusetzenden Gebäudeteile hindurch bis in das an die instandzusetzenden Gebäudeteile angrenzende Erdreich erzeugt oder angelegt werden, so daß die Suspension durch die Hohlraumkanäle hindurch bis in das an die instandzusetzenden Gebäudeteile angrenzende Erdreich injiziert wird, und die Hohlraumkanäle vollständig mit der Suspension verfüllt werden, wobei die Suspension außerdem die an das Erdreich angrenzende Fläche des instandzusetzenden Gebäudeteils zumindest im wesentlichen vollständig bedeckt, und wobei die aushärtbare Suspension neben mindestens einem hydraulischen Bindemittel auf Basis von Zement außerdem eine Kombination aus Siliciumdioxid SiO₂ in einer Menge von 0,001 bis 20 Gew.-% und mindestens einem Alkalisilikat in einer Menge von 0,001 bis 20 Gew.-%, jeweils bezogen auf den Trockengewicht-Zementanteil der eingesetzten Suspension, enthält und die eingesetzte Suspension einen Wasser/Zement-Wert (W/Z-Wert) ≤ 0,6 aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Hohlraumkanälen angelegt wird, wobei die Anzahl der Hohlraumkanäle und/oder die Abstände der Hohlraumkanäle zueinander derart gewählt werden, daß die durch die Hohlraumkanäle injizierte Suspension – wie vorausgesetzt – die an das Erdreich angrenzende Fläche des instandzusetzenden Gebäudeteils zumindest im wesentlichen vollständig bedeckt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlraumkanäle Durchmesser von 10 bis 50 mm, insbesondere 20 bis 30 mm, aufweisen.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Suspension mit einem Druck von mindestens 0,5 bar, insbesondere mindestens 1 bar, vorzugsweise mindestens 2 bar, besonders bevorzugt mindestens 3 bar, injiziert wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Horizontalabdichtung und/oder eine Vertikalabdichtung hergestellt wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Injektion der Suspension eine Vorinjektion eines Mineralisators, insbesondere eines Alkalisilikats vorausgeht, insbesondere im Fall von Horizontalabdichtungen.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlraumkanäle abschließend mit einem Mörtel, insbesondere einem silikathaltigen Mörtel, verschlossen werden.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die aushärtbare Suspension des hydraulischen Bindemittels als hydraulisches Bindemittel Portlandzement enthält und/oder Additive, insbesondere anorganisch basierte Additive, wie Betonzusatzstoffe und/oder Betonzuschläge, enthält.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Siliciumdioxid SiO₂ in einer Menge von 0,01 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise 0,1 bis 5 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,1 bis 3 Gew.-%, bezogen auf den Trockengewicht-Zementanteil der eingesetzten Suspension, verwendet wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Alkalisilikat in einer Menge von 0,01 bis 10 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,1 bis 5 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt 0,1 bis 3 Gew.-%, bezogen auf den Trockengewicht-Zementanteil der eingesetzten Suspension, verwendet wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Siliciumdioxid SiO₂ in Form eines feinteiligen Pulvers oder einer Suspension eines feinteiligen Pulvers eingesetzt wird, insbesondere wobei mehr als 95 Gew.-%, insbesondere mehr als 99 Gew.-%, der eingesetzten SiO₂-Teilchen Durchmesser unterhalb von 50 μm, insbesondere unterhalb von 45 μm, vorzugsweise unterhalb von 40 μm, aufweisen und/oder insbesondere wobei die eingesetzten SiO₂-Teilchen einen d_50%-Wert ≤ 30 μm, vorzugsweise einen d_50%-Wert ≤ 20 μm, aufweisen.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Siliciumdioxid SiO₂ in Form einer Kieselsäure, insbesondere einer vorzugsweise feinteiligen amorphen Kieselsäure, oder in Form von Silikaten, insbesondere feinteiligen gefällten Silikaten, vorzugsweise des Magnesiums, Calciums, Bariums und/oder Aluminiums, eingesetzt wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Siliciumdioxid SiO₂, insbesondere die Kieselsäure und/oder Silikate, eine spezifische Oberfläche (BET) von mehr als 50 m²/g, insbesondere mehr als 75 m²/g, vorzugsweise mehr als 100 m²/g, besonders bevorzugt im Bereich von 50 bis 200 m²/g, aufweist und/oder daß das eingesetzte Siliciumdioxid SiO₂, insbesondere die Kieselsäure und/oder Silikate, einen SiO₂-Anteil, bezogen auf das eingesetzte Siliciumdioxid SiO₂, von mehr als 90 Gew.-%, insbesondere von mehr als 95 Gew.-%, vorzugsweise von mehr als 97 Gew.-%, aufweist und/oder daß eine wäßrige Suspension des eingesetzten Siliciumdioxids SiO₂ einen pH-Wert von etwa 7 aufweist und/oder daß das eingesetzte Siliciumdioxid SiO₂ eine wahre Dichte im Bereich von 1,9 bis 2,1 g/cm³ aufweist.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als hydraulische Grundmischung für die Herstellung der Suspension eine rein mineralische Zementmischung, insbesondere Portlandzementmischung, eingesetzt wird, insbesondere wobei die hydraulische Grundmischung neben Zement gegebenenfalls andere anorganisch basierte hydraulische Bindemittel, anorganisch basierte Betonzusatzstoffe und/oder anorganisch basierte Betonzuschläge enthält und/oder insbesondere wobei die hydraulische Grundmischung zumindest im wesentlichen keine organisch basierten Betonzusatzmittel, insbesondere keine organisch basierten Betonverflüssiger, Erstarrungsverzögerer, Erstarrungs- und Erhärtungsbeschleuniger, Einpreßhilfen, Betondichtungsmittel und dergleichen, enthält.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die eingesetzte wäßrige Suspension einen Wasser/Zement-Wert (W/Z-Wert) ≤ 0,5, vorzugsweise einen W/Z-Wert ≤ 0,45, aufweist.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die für die Herstellung der Suspension verwendete hydraulische Grundmischung als hydraulisches Bindemittel Portlandzement enthält, insbesondere in Mengen von 100 bis 750 kg/m³, vorzugsweise 200 bis 500 kg/m³.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Alkalisilikat in Form einer Lösung oder Suspension, insbesondere in Form einer wäßrigen, alkoholischen oder wäßrig-alkoholischen Lösung, eingesetzt wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das eingesetzte Alkalisilikat der Formel Me₂O·n SiO₂ mit Me = Na und/oder K entspricht, wobei n eine ganze oder gebrochene Zahl von 1 bis 4, insbesondere von 2 bis 3, darstellt, und/oder daß das eingesetzte Alkalisilikat ein Me₂O/SiO₂-Verhältnis von 1:1 bis 1:4, insbesondere 1:2 bis 1:3, aufweist, wobei Me₂O den Alkalioxidanteil, vorzugsweise den Natrium- und/oder Kaliumoxidanteil, des Alkalisilikats bezeichnet.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Alkalisilikat ein Wasserglas, insbesondere ein Natrium- und/oder Kaliumwasserglas, eingesetzt wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Alkalisilikat Kieselsäurehydrogele und/oder Kieselsäurexerogele zugesetzt sind.