DE102005052791B4

DE102005052791B4 - Verwendung von Monofluorphosphat inwässriger Lösung als Haftgrundierungsmittel, Verfahren zur Herstellung von verputzten Wänden oder Decken aus Beton mit verbesserter Haftung zwischen Putz und Betonoberfläche sowie die Verwendung von Putzmörtel enthaltend Monofluorphosphat zur Verbesserung der Haftung von Putzen auf Betonoberflächen

Info

Publication number: DE102005052791B4
Application number: DE102005052791.4A
Authority: DE
Inventors: Dr. Staffel Thomas; Siegbert Weber
Original assignee: BK Giulini GmbH
Current assignee: BK Giulini GmbH
Priority date: 2005-11-05
Filing date: 2005-11-05
Publication date: 2014-03-06
Anticipated expiration: 2025-11-06
Also published as: JP2009514768A; DE102005052791A1; JP5755270B2; JP2013136516A; WO2007051569A1; EP1945594A1; JP5300483B2; US20080264293A1

Abstract

Verwendung mindestens eines Monofluorphosphats in wässriger Lösung als Haftgrundierungsmittel für Putzmörtel auf Betonoberflächen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung von Monofluorphosphat in wässriger Lösung als Haftgrundierungsmittel, ein Verfahren zur Herstellung von verputzten Wänden oder Decken aus Beton mit verbesserter Haftung zwischen Putz und Betonoberfläche sowie die Verwendung von Putzmörtel enthaltend Monofluorphosphat zur Verbesserung der Haftung von Putzen auf Betonoberflächen.
Bauteile mit Betonoberflächen erfahren aus vielerlei Gründen eine zunehmende Verbreitung. Einerseits werden Bauwerke aus Beton erstellt, andererseits finden Fertigbauteile wie Wände, Geschossdecken etc. aus Beton vielfältige Anwendung. In beiden Fällen ist normalerweise nach der Erstellung des Rohbaus eine weitere Veredelung der Flächen nötig. Hierzu wird überwiegend als erster Schritt ein Putz auf die Flächen aufgebracht, der dann mit Farben, Tapeten, Sichtputz oder anderen Wandbelägen versehen wird. Bei besonders ebenen Betonoberflächen ist es möglich, einen Sichtputz direkt aufzubringen.
Putze lassen sich grundsätzlich in zementgebundene Putze und Gipsputze unterteilen. Mit Gipsputzen ergeben sich gerade auf Flächen aus Beton große Pobleme, da Gips und Beton bei der Trocknung bzw. auf wechselnde Temperaturen unterschiedlich reagieren. Insbesondere beim Aufbringen von Gipsputz auf relativ frischen Beton muss mit einem Abplatzen des Gipsputzes gerechnet werden, da Beton beim Trocknen schwindet, Gips jedoch nicht. Deshalb werden besonders für frische Betonflächen zementgebundene Putzmörtel empfohlen.
Aber auch zementgebundene Putzmörtel haften nicht immer befriedigend auf Betonflächen, insbesondere bei Betonfertigteilen.
Es ist daher bereits vorgeschlagen worden, Tellerdübel zur besseren Verbindung des Putzes mit der Betonoberfläche einzusetzen.
Auch der Einsatz von Haftgrundierungen ist weit verbreitet. Haftgrundierungen enthalten überwiegend Quarzsand in einem Bindemittel auf Kunststoffbasis. Diese Haftgrundierungen werden auf die Betonoberfläche aufgetragen und schaffen so eine raue Oberfläche, auf der der Putz besser haften kann.
Allerdings erfordern Haftgrundierungen auf Kunststoffbasis eine gewisse Mindestverarbeitungstemperatur und eine längere Trocknungszeit, damit sich tatsächlich eine stabile tragfähige Oberfläche ergibt.
Es besteht daher weiterhin Bedarf an einfachen und sicheren Lösungen für die Herstellung einer Haftung von Putzmörtel auf Betonoberflächen. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es demgemäß, einen Putzmörtel bzw. eine Haftgrundierung bereitzustellen, die eine sichere Haftung auf Betonoberflächen ergeben.
Überraschend wurde nun gefunden, dass diese Aufgabe durch die Verwendung von Monofluorphosphaten als Zusatz zu Putz oder in wässriger Lösung als Haftgrundierungsmittel gelöst wird.
In einer Ausführungsform stellt die vorliegende Erfindung daher einen Putzmörtel bereit, der ein Monofluorphosphat enthält. In einer weiteren Ausführungsform wird ein Haftgrundierungsmittel enthaltend ein Monofluorphosphat bereitgestellt.
Unter Putzmörtel sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung Mischungen zu verstehen, die mindestens ein Bindemittel und einen Zuschlagstoff enthalten.
Als Bindemittel kommen Gips oder hydraulisch härtende Bindemittel, vorzugsweise Zement, Kalk und Mischungen davon in Betracht. Besonders bevorzugt sind zementgebundene Putzmörtel, bei denen Zement, wie z. B. Portlandzement, Hüttenzement, Trasszement etc., das hydraulische Bindemittel bilden, und Kalk-Zementputze.
Als Zuschlagstoff dient üblicherweise Sand. Der Sand hat typischerweise einen überwiegenden Kornanteil zwischen 0,25 und 4 mm, je nach Art des Putzes. Bei Feinputzen liegt das Größtkorn typischerweise bei 0,5 bis 1 mm, bei Putzen für dickeren Auftrag auch bei 8 bis 10 mm. Auch andere Materialien, wie Kunststoffgranulate, expandierte Mineralien etc. können je nach Art des Putzes alternativ oder zusätzlich als Zuschlagstoff enthalten sein, wie z. B. in Leichtputz oder Sichtputz.
Zusätzlich kann der Putzmörtel an sich bekannte Zusatzstoffe und Beimengungen enthalten, wie z. B. Luftporenbildner, Erstarrungsbeschleuniger, Abbindeverzögerer und Farbstoffe.
In der Regel handelt es sich bei dem Putzmörtel um eine Trockenmischung, die noch mit Wasser angemacht werden muss.
Die erfindungsgemäß zur Haftverbesserung eingesetzten Monofluorphosphate und ihre Herstellung sind an sich bekannt. Monofluorphosphate und insbesondere Natriummonofluorphosphat wurden bisher unter anderem als Holzschutzmittel ( US 4 824 484 A ), als Korrosionsschutzmittel ( US 4 608 092 A ; US 4 613 450 A und US 5 071 579 A , AT 004 758 B ), sowie zur Verminderung des Abblätterns von Beton ( DE 692 05 968 T2 ) eingesetzt. DE 29 14 664 C2 lehrt eine Wirkung als Abbindeverzögerer. Auch ihr Einsatz als Beschleuniger für Beton ist bekannt.
Erfindungsgemäß eignen sich Monofluorphosphate, bevorzugt Alkali- und Erdalkalimonofluorphosphate und insbesondere Natrium-, Kalium-, Magnesium- und/oder Calciummonofluorphosphat. Ganz besonders bevorzugt sind Natrium- und/oder Kaliummonofluorphosphat.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird das Monofluorphosphat in einer Menge von 0,05 bis 5 Gew.-%, vorzugsweise 0,05 bis 1 Gew.-% und insbesondere 0,1 bis 0,5 Gew.-% bezogen auf das Bindemittel des Putzmörtels diesem zugesetzt.
Ein besonderer Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, dass keine Vorbehandlung oder andere zusätzlichen Schritte auf der Baustelle erforderlich sind, die Dosierung kann bereits bei der Herstellung des Putzmörtels im Werk genau und präzise erfolgen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird eine, vorzugsweise wässrige Lösung mit einem Anteil von 1 bis 30 Gew.-%, vorzugsweise 5 bis 30 Gew.-% und insbesondere 10 bis 25 Gew.-% Monofluorphosphat als Haftgrundierungsmittel eingesetzt. Die obere Grenze ergibt sich hierbei aus der Löslichkeit des Monofluorphosphates, wobei das Haftgrundierungsmittel ein stabile Lösung sein soll, die auch bei Abkühlung auf beispielsweise 5°C keine Ausfällung von Monofluorphosphat zeigen soll. Selbstverständlich ist auch unter Kostengesichtspunkten eine Applikation von mehr Monofluorphospaht als nötig zu vermeiden. Die untere Grenze ergibt sich aus der jeweils aufzutragenden Menge. Diese kann vom Fachmann je nach Auftragsweise so festgelegt werden, dass vorzugsweise mit ein- oder zweimaligem Auftrag die gewünschte Menge Monofluorphosphat applizierbar ist.
Der Auftrag des erfindungsgemäßen Haftgrundierungsmittels sollte in Mengen von 1 bis 100 g/m², vorzugsweise 10 bis 80 g/m² und insbesondere 20 bis 50 g/m² erfolgen.
Das erfindungsgemäße Haftgrundierungsmittel kann in an sich bekannter Weise z. B. durch Aufstreichen, Aufrollen, Aufsprühen oder Tauchen appliziert werden.
Der Auftrag kann in einem oder mehreren Schritten erfolgen, wobei bei zwei- oder mehrmaliger Applikation vorzugsweise zwischen den einzelnen Applikationen eine Trocknung erfolgen sollte.
Der Vorteil gegenüber herkömmlichen Haftgrundierungen liegt darin, dass nach dem Trocknen unmittelbar mit dem Putzen begonnen werden kann. Eine Wartezeit, wie sie zur Aushärtung der Kunststoff-basierenden Bindemittel der bekannten Haftgrundierungen erforderlich ist, entfällt. Ein weiterer Vorteil dieser Ausführungsform liegt darin, dass die Verwendung des Monofluorphosphates gezielt nur an der Stelle erfolgt, wo es nötig ist, nämlich an der Grenzfläche zwischen Beton und Putz.
Weiterhin kann das erfindungsgemäße Haftgrundierungsmittel mit weiteren Inhaltsstoffen versehen werden, wie etwa Fungiziden, Farbstoffen etc., so dass durch den Auftrag zusätzliche Wirkungen erzielbar sind.
Sofern weitere Inhaltsstoffe enthalten sind, liegen diese in den üblichen, für den jeweiligen Inhaltsstoff vorgesehenen Mengen vor.
Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung näher veranschaulichen, ohne sie jedoch auf die konkreten Ausführungsformen zu beschränken. Soweit nicht anders angegeben, beziehen sich alle %-Angaben auf das Gewicht.
Beispiel 1
Handelsüblicher Maurermörtel wurde nach Vorschrift mit Wasser angemacht und dann wurden zur Herstellung einer Betonoberfläche Platten mit den Maßen 25 cm × 24 cm und einer Dicke von ca. 2,5 cm gegossen. Die Platten wurden mit einem handelsüblichen Sockelputz versehen und dann vor und nach einer 2½-monatigen Bewitterung im Freien optisch beurteilt. Der Sockelputz wurde ebenfalls nach Vorschrift mit Wasser angemacht und dann eine Menge von ca. 950 g gleichmäßig mittels Kelle auf die Platten aufgetragen.
Für die Platten 1 und 2 wurde ca. 1,5 g Natrium- bzw. Kaliummonofluorphosphat mit 1600 g Sockelputz und 300 g Wasser vermischt, das entspricht etwa 0,3% Monofluorphosphat bezogen auf das Bindemittel.
Für die Platten 3 und 4 wurden etwa 1,5 g Natrium- bzw. Kaliummonofluorphosphat in 28,5 g Wasser gelöst und die Lösung mit einem Pinsel auf der Platte verteilt. Nach 1 h war die Platte trocken und es wurde mit dem Putzauftrag begonnen.
Platte 5 wurde als Vergleich ohne Monofluorphosphat erstellt.
In einer weiteren Versuchsreihe wurde Stahlbewehrung so in die Platten eingearbeitet, dass ein Teil des Stahls aus der Oberfläche herausragte, um den Einfluss freiliegender Stahlbewehrungen zu untersuchen. Es wurden wiederum 5 Platten erstellt, Platten 6 und 7 analog zu Platten 1 und 2, Platten 8 und 9 analog zu Platten 3 und 4 sowie Platte 10 analog zu Platte 5.

Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 zusammengestellt. Tabelle 1

Platte	Monofluorphosphat im Mörtel	Mit Monofluorphosphat gestrichen	Beurteilung nach einem Tag	Beurteilung nach Bewitterung
1	ja, Na	./.	glatte Oberfläche	keine Veränderung
2	ja, K	./.	glatte Oberfläche	keine Veränderung
3	./.	ja, Na	glatte Oberfläche	keine Veränderung
4	./.	ja, K	feine Risse	keine Veränderung
5	./.	./.	feine Risse	Putz hat sich teilweise gelöst, lässt sich abheben
6	ja, Na	./.	glatte Oberfläche	keine Veränderung
7	ja, K	./.	glatte Oberfläche	keine Veränderung
8	./.	ja, Na	glatte Oberfläche	keine Veränderung
9	./.	ja, K	glatte Oberfläche	keine Veränderung
10	./.	./.	glatte Oberfläche	Putz hat sich teilweise gelöst, lässt sich abheben

Bereits bei diesem einfachen Versuch zeigt sich, dass Natrium- und Kaliummonofluorphosphat sowohl als Beimischung zum Putzmörtel als auch bei einer Vorbehandlung der Betonoberfläche eine deutliche Verbesserung der Haftung bewirken. Eine Rissbildung wird vermieden, die Haftung wesentlich verstärkt. Dies gilt unabhängig von davon, ob Bewehrungsstahl aus der Betonoberfläche herausragt oder nicht.
Beispiel 2
Aus einem standardisierten Beton wurden Probeplatten mit den Abmessungen 35 cm × 25 cm × 5 cm hergestellt, nach einem Tag den Formen entnommen und dann eine Woche in Wasser und drei Wochen im Normklima gelagert.
Ein Kalkzement-Haftfeinputz CS III nach DIN EN 998-1 (KHF^TM, Schwenk Putztechnik GmbH & Co. KG, DE) wird ggfs. mit Natriummonofluorphosphat vermischt, nach Vorschrift angemacht und in einer Stärke von 0,7 cm mit einer Kelle auf die, ggfs. mit einer wässrigen Lösung von Natriummonofluorphosphat bestrichenen, Probeplatten aufgebracht.
Der Verbund wird mittels Raster-Elektronon-Mikroskop-Aufnahmen (REM) der Grenzschichten visuell beurteilt.
Für die REM-Aufnahmen wurden die Probeplatten mit einer Gesteinssäge in ca. 10 mm dicke Streifen gesägt. Diese wurden bei 40°C bis zur Gleichgewichtsfeuchte getrocknet und mittels Gesteinspresse so geteilt, dass der Verbund zwischen Beton und Putz an der Bruchfläche sichtbar wurde. Die Proben wurden dann mit ”Carbon Cement” nach Glöcke auf Probehalter geklebt und die Oberfläche durch Besputterung mit Gold elektrisch leitfähig gemacht. Hierzu wurde ein Sputtercoater Typ SCD 005 von BAL-TEC verwendet, der Arbeitsabstand betrug 50 mm, das Vakuum 5 × 10^–2g mbar in Argonatmosphäre, Sputterstrom 60 mA, Zeit 60 s.
Die Ergebnisse sind in den 1 bis 4 dargestellt. Es sind jeweils drei Vergößerungsstufen dargestellt.
1 zeigt den Verbund zwischen einem Putz mit 0,1% Natriummonofluorphosphat (bezogen auf das Bindemittel) und der Betonoberfläche. Man erkennt, dass durch das Monofluorphosphat eine poröse Kalksinterschicht zwischen Beton und Putz ausgebildet wird, was die Haftung positiv beeinflusst.
In 2 ist der Verbund zwischen einem unmodifizierten Putz und einer 1 × mit Natriummonofluorphosphat, Auftragsmenge 18,5 g/m², behandelten Betonoberfläche dargestellt. Die Hydratation des Putzes in der Verbundzone ist verbessert, die Kalksinterschicht auf der Betonoberfläche ist dünn und porös.
3 zeigt den Verbund zwischen einem unmodifizierten Putz und einer 2 × mit Natriummonofluorphosphat, Gesamtauftragsmenge 34,5 g/m², behandelten Betonoberfläche. Im Vergleich zu 2 ist die Hydratation des Putzes weiter verbessert, eine weitere Verdichtung ist erreicht. Das Ineinanderwachsen von Putz und Beton ging bereits so weit, dass für die REM-Aufnahme eine Stelle gesucht werden musste, an der der Übergang noch sichtbar ist.
In 4 ist zum Vergleich der Verbund zwischen einem unmodifizierten Putz und einer unbehandelten Betonoberfläche gezeigt. Man erkennt, dass eine scharfe Grenze vorliegt, der Zementstein des Beton ist sehr dicht, ebenso wie die kaum erkennbare Kalksinterschicht.
Im Ergebnis lässt sich feststellen, dass sowohl die Beimischung von Monofluorphosphat zum Putzmörtel als auch die Verwendung als Haftgrundierung zur Ausbildung einer porösen Kalksinterschicht führt, welche die Haftung des Putzes auf der Betonoberfläche wesentlich verbessert.
Beispiel 3
Analog zu Beispiel 2 wurden Probeplatten hergestellt und mit Putz beschichtet. Die Haftung wurde mittels Haftzugprüfungen erfasst.
Hierfür wurden die Probeplatten 14 bzw. 28 Tage in Plastikfolie gelagert. Analog zu Beispiel 2 wurde 0,1% Natriummonofluorphosphat in den Putz eingearbeitet bzw. durch einmaliges oder zweimaliges Behandeln 18,5 bzw. 34,5 g/m² Natriummonofluorphosphat auf die Oberfläche aufgebracht.
Zur Ermittlung der Haftzugfestigkeiten wurden nach 14 und 28 Tagen runde Probekörper aus den Platten gesägt. Mit einem Haftzugprüfgerät Easy M (Freundl, DE) wurde die Haftzugfestigkeit gemessen.

Die Ergebnisse, welche jeweils Mittelwerte aus zwei Porbekörpern darstellen, sind in Tabelle 2 zusammengefasst. Tabelle 2

Platte	Monofluorphosphat im Mörtel	Mit Monofluorphosphat gestrichen	Haftzugfestigkeit nach 14 Tagen	Haftzugfestigkeit nach 28 Tagen
1	0,1%	./.	0,65 N/mm²	0,60 N/mm²
2	./.	1x	0,57 N/mm²	0,45 N/mm²
3	./.	2x	0,60 N/mm²	0,40 N/mm²
4	./.	./.	0,25 N/mm²	0,15 N/mm²

Obwohl die Schwankungsbreite der Messwerte relativ hoch war lässt sich erkennen, dass sich sowohl durch einen Zusatz zum Putz als auch durch ein Behandeln der Betonoberfläche eine signifikante Verbesserung der Haftung ergibt.

Claims

Verwendung mindestens eines Monofluorphosphats in wässriger Lösung als Haftgrundierungsmittel für Putzmörtel auf Betonoberflächen.
Verwendung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Haftgrundierungsmittel ein das Monofluorphosphat in einem Anteil von 1 bis 30 Gew.-%, vorzugsweise 5 bis 30 Gew.-% und insbesondere 10 bis 25 Gew.-% enthaltendes Haftgrundierungsmittel verwendet wird.
Verwendung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Haftgrundierungsmittel ein ein oder mehrere Alkalimonofluorphosphat(e), vorzugsweise Natrium- und/oder Kaliummonofluorphosphat, enthaltendes Haftgrundierungsmittel verwendet wird.
Verwendung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Haftgrundierungsmittel ein ein oder mehrere weitere Inhaltsstoffe, wie Fungizide oder Farbstoffe, enthaltendes Haftgrundierungsmittel verwendet wird.
Verfahren zur Herstellung von Wänden oder Decken aus Beton mit mindestens einer aufgetragenen Putzschicht, wobei die Haftung zwischen Putz und Betonoberfläche verbessert wird, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Monofluorphosphat auf die Betonoberfläche aufgebracht wird.
Verfahren gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass 1 bis 100 g/m², vorzugsweise 10 bis 80 g/m² und insbesondere 20 bis 50 g/m² Monofluorphosphat auf die Betonoberfläche aufgetragen werden.
Verfahren gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Betonoberfläche ein oder mehrere Alkalimonofluorphosphat(e), vorzugsweise Natrium- und/oder Kaliummonofluorphosphat, aufgetragen wird(werden).
Verwendung eines Putzmörtels umfassend Gips oder ein hydraulisches Bindemittel, einen Zuschlagstoff und mindestens ein Monofluorphosphat zur Herstellung von verputzten Decken oder Wänden aus Beton mit verbesserter Haftung der aufgetragenen Putzschicht auf der Wand oder Decke.
Verwendung gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass als Putzmörtel ein Putzmörtel verwendet wird, der ein oder mehrere Alkalimonofluorphosphat(e), vorzugsweise Natrium- und/oder Kaliummonofluorphosphat, enthält.
Verwendung gemäß Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass als Putzmörtel ein Putzmörtel verwendet wird, der bezogen auf das Bindemittel des Putzmörtels 0,05 bis 5 Gew.-%, vorzugsweise 0,05 bis 1 Gew.-% und insbesondere 0,1 bis 0,5 Gew.-% Monofluorphosphat enthält.