DE102005063467B4

DE102005063467B4 - Verfahren zur Versiegelung einer Betonfläche und oberflächenversiegelte Betonfläche

Info

Publication number: DE102005063467B4
Application number: DE102005063467.2A
Authority: DE
Inventors: Patentinhaber gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-05-10
Filing date: 2005-09-09
Publication date: 2018-05-24
Anticipated expiration: 2025-09-10

Abstract

Verfahren zur Oberflächenversiegelung einer Betonfläche, insbesondere eines Betonbodens, dadurch gekennzeichnet,dass die Oberfläche der Betonfläche einer Behandlung mit einem Alkalisilikat unterzogen wird, wobei das eingesetzte Alkalisilikat ein MeO/SiO-Verhältnis von 1 : 1 bis 1 : 4 aufweist, wobei MeO den Alkalioxidanteil des Alkalisilikats bezeichnet, unddass dem Behandlungsschritt mit dem Alkalisilikat eine Aktivierung der Betonoberfläche mit einem Katalysator vorangeht, wobei die Betonoberfläche mit einer Lösung oder Suspension von Erdalkali- und/oder Aluminiumsalzen aktiviert wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erstellen einer Betonfläche, insbesondere eines Betonbodens, sowie die auf diese Weise erstellte Betonfläche, insbesondere den Betonboden, selbst.
Beton im Sinne der vorliegenden Erfindung als einer der wichtigsten Baustoffe ist nach DIN 1045 (07/1988) definiert als künstlicher Stein, der aus einem Gemisch von Zement, Betonzuschlag und Wasser, gegebenenfalls auch mit Betonzusatzmitteln und Betonzusatzstoffen, durch Erhärten entsteht. Nach der Trockenrohdichte werden unterschieden: Leichtbeton (unter 2,0 kg/dm³), Normalbeton (2,0 bis 2,8 kg/dm³) und Schwerbeton (oberhalb von 2,8 kg/dm ³). Ferner wird Beton eingeteilt in Festigkeitsgruppen (B1 bis B11) und Festigkeitsklassen (B5 bis B55). Weitere Unterscheidungskriterien des Betons sind der Ort der Herstellung (z. B. Baustellenbeton oder Transportbeton), die Verwendungsart (z. B. Frischbeton, Ortbeton, Festbeton etc.), die Konsistenz (z. B. Fließbeton, Beton mit Fließmittel, steifer Beton etc.) und dergleichen. Nach den Arbeitsverfahren beim Verdichten des Betons spricht man von Stampf-, Schütt-, Rüttel-, Schleuder-, Guß-, Spritz-, Preß-, Vakuumbeton etc. Nach dem Bindemittel- bzw. Zementgehalt wird magerer und fetter Beton unterschieden. Für weitere Einzelheiten zu dem Begriff des Betons kann beispielsweise verwiesen werden auf Römpp Chemielexikon, 10. überarbeitete Auflage, Band 1, 1996, Georg Thieme Verlag Stuttgart/New York, Seite 419, Stichwort: „Beton“, und die dort referierte Literatur sowie auf die DIN 1045.
Zementgebundener Beton findet als einer der wichtigsten Baustoffe Verwendung beispielsweise für Konstruktionsbauteile, welche beispielsweise vor Ort oder in industrieller Produktion für Betonfertigteile, wie Betonrohre oder Betonschächte, hergestellt werden, für Fassadenelemente, für Bodenflächen (z. B. Industrieböden, Hallenböden etc.), für Pflaster- und Plattenbelagselemente aus Beton etc.
Zementgebundener Beton besitzt jedoch eine Reihe von Nachteilen: Beispielsweise neigt zementgebundener Beton zur Bildung von Ausblühungen oder läßt Wasser in das Porengefüge eindringen. Folglich können bei Frost durch gefrierendes Wasser Risse gebildet werden, welche im Laufe der Zeit zu Zerstörung bzw. Schäden am Beton führen können.
Durch eine immer höher entwickelte Technik und Zivilisation werden die Ansprüche, die an Betonbaukörper gestellt werden, jedoch ständig gesteigert, und die Schadensursachen und -möglichkeiten nehmen auch durch die Umweltbelastung laufend zu: Säurehaltige Lösungen, konzentrierte Salzlaugen, insbesondere wenn sie Sulfate enthalten, sind für den Beton äußerst schädlich. Der alkalische Zementstein wird direkt angegriffen, und es werden mit den Sulfationen Verbindungen im Beton gebildet, die ein größeres Volumen beanspruchen als die Ausgangsstoffe. Das sogenannte Sulfattreiben ist ein sehr gefürchteter Schaden, welcher durch sulfathaltige Wässer oder Lösungen verursacht wird und auf der Bildung von Ettringit beruht.
Zur Verbesserung der Verarbeitungs- und Gebrauchseigenschaften von Beton wurden Materialien entwickelt, bei denen das übliche Bindemittel Zement ganz oder teilweise durch Bindemittel auf der Basis von Kunstharzen ersetzt ist; dieser Beton wird als sogenannter Polymerbeton bezeichnet. Als Bindemittel eignen sich beispielsweise Epoxidharzsysteme, Polyurethanharzsysteme und Polyesterharzsysteme. Polymergebundener Beton ist allerdings in der Herstellung wesentlich teurer als zementgebundener Beton und erfüllt nicht immer die gewünschten Festigkeitsanforderungen.
Wasserundurchlässige und nach Möglichkeit chemikalienresistente Betonflächen sind auch in der Industrie, insbesondere in der chemischen Industrie, gefordert: Bei Behältern, insbesondere Großbehältern, die beispielsweise wassergefährdende Flüssigkeiten enthalten, sind aufgrund behördlicher Auflagen Vorsorgemaßnahmen für den Fall zu treffen, daß sie undicht werden und die auslaufende Flüssigkeit das umgebende Erdreich kontaminieren könnte. Zu diesem Zweck werden Auffangräume oder Auffangtassen vorgesehen, welche in der Lage sind, die in den Behältern aufbewahrten Flüssigkeiten zurückzuhalten. Als Baumaterial für derartige Behälter kommt aus wirtschaftlichen und technischen Gründen vorwiegend Stahlbeton in Betracht. Der übliche, mit Zement gebundene Beton ist jedoch für viele Flüssigkeiten nicht genügend undurchlässig.
Die DE 38 14 904 A1 schlägt zur Verdichtung des Betons die Verwendung von 5 bis 25 Massenprozent einer wäßrigen Styrol/Butadien-Copolymerisat-Dispersion zu dem Beton vor. Diese Maßnahme verteuert den entstehenden Beton nicht nur in erheblichem Maße, sondern führt oftmals auch nicht zu den gewünschten Festigkeiten.
Im Stand der Technik wurde weiterhin versucht, Auffangbehälter aus Beton dadurch flüssigkeitsundurchlässig zu machen, daß die Behälter mit einer Dichtungsbahn überzogen werden, welche gegen Witterungseinflüsse widerstandsfähig sein muß. Diese Methode ist aber relativ aufwendig. Außerdem besteht die Gefahr, daß mechanische Einflüsse zur Beschädigung der Dichtungsbahnen führen können.
Auch wurde vorgeschlagen, dem Beton mit geeigneten chemikalienresistenten bzw. wasserundurchlässigen Beschichtungsmaterialien zu überziehen. Vielfach können bei den üblichen Stahlbetonkonstruktionen in den ersten Wochen nach Fertigstellung aber noch Schwindrisse auftreten. Infolge von Temperaturschwankungen kann es auch noch zu einem späteren Zeitpunkt zu Rißbildungen kommen. Die üblichen Beschichtungsmaterialien sind nicht elastisch genug, um diesen Rissen in verläßlicher Weise standzuhalten. Darüber hinaus werden viele Beschichtungen von organischen Lösemitteln aufgelöst, da sie nicht hinreichend beständig gegenüber diesen Chemikalien sind. Auch gewähren die üblichen Beschichtungsmaterialien keinen hinreichenden Schutz gegen elektrostatische Aufladung.
Die DE 30 30 512 A1 betrifft ein flüssiges Dichtmittel für anorganische Baukörper auf Basis von Alkalisilikaten, welches aus einer Suspension von Kieselsäurexerogelen oder -hydrogelen in einer Alkalisilikatlösung mit darin metastabil gelöster Kieselsäure besteht, wobei das Me₂O/SiO₂-Gewichtsverhältnis in der Suspension 1 : 3 bis 1 : 12 beträgt.
Weiterhin betrifft die DE 38 34 462 A1 ein Verfahren zur Konsolidierung von anorganischen Baumaterialien durch Behandlung derselben mit hydrolysierbarem organischem Silikat, wobei mindestens 20 Gew.-% des vorhandenen Silikats über an Si gebundene Kohlenwasserstoffreste verfügt, so dass nach beendeter Hydrolyse und Kondensation diese Reste im SiO₂-Netzwerk zurückbleiben, was zu einer Erhöhung der Festigkeit des behandelten Baumaterials im Vergleich zur Erzeugung von reinem SiO₂ in den Poren desselben führen soll.
Die DE 42 19 034 A1 beschreibt die Verwendung einer Lösung eines modifizierten Alkalisilikats mit der Zusammensetzung: 30 bis 32 Mol Kieselsäure, berechnet als SiO₂; 23 bis 24,3 Mol Alkalimetallionen, berechnet als Na⁺; 2 bis 2,1 Mol C₁ bis C₃-Alkohol, berechnet als Ethanol; 1,6 bis 2,1 Mol Carbonat, berechnet als CO₃ ^-2, sowie mindestens 400 Mol Wasser zur Verbesserung der Frost/Tausalz-Beständigkeit von Betonkonstruktionen, insbesondere den Fahrbahndecken und Rollfeldern von Flughäfen, die bereits mit Luftporenmitteln gefertigt wurden.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, ein Verfahren zum Versiegeln einer Betonfläche, insbesondere eines Betonbodens, bzw. eine Betonfläche als solche, insbesondere einen Betonboden, bereitzustellen, welches bzw. welche die vorgenannten Nachteile des Standes der Technik zumindest weitgehend vermeidet oder aber wenigstens abschwächt.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Betonfläche, insbesondere eines Betonbodens, mit verbesserter Dichtigkeit, insbesondere verbesserter Undurchlässigkeit gegenüber Wasser und Chemikalien, verbunden mit einer guten Beständigkeit gegenüber aggressiven Medien, insbesondere Chemikalien.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung - gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung - ist somit ein Verfahren zur Oberflächenversiegelung einer Betonfläche, insbesondere eines Betonbodens, wobei die Oberfläche der Betonfläche einer Behandlung mit einem Alkalisilikat unterzogen wird, wobei das eingesetzte Alkalisilikat ein Me₂O/SiO₂-Verhältnis von 1 : 1 bis 1 : 4 aufweist, wobei Me₂O den Alkalioxidanteil des Alkalisilikats bezeichnet, und wobei dem Behandlungsschritt mit dem Alkalisilikat eine Aktivierung der Betonoberfläche mit einem Katalysator vorangeht, wobei die Betonoberfläche mit einer Lösung oder Suspension von Erdalkali- und/oder Aluminiumsalzen aktiviert wird.
Wie nachfolgend noch eingehend beschrieben, besteht eine Besonderheit des erfindungsgemäßen Verfahrens darin, daß man die Restporen und Restkapillaren sowie gegebenenfalls auftretende Risse auf der Oberfläche des Betons versiegelt bzw. verschließt.
Die Erstellung der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zu versiegelnden Betonfläche als solche erfolgt in an sich bekannter Art und Weise, so daß diesbezüglich keine weiteren Ausführungen gemacht werden müssen.
Es versteht sich von selbst, daß das erfindungsgemäße Verfahren sich auf Betonflächen beliebiger Art anwenden läßt, hierunter Betonböden, aber auch Wandungen bzw. Wände aus Beton, Röhren aus Beton etc.
Der Erstellung der Betonfläche schließt sich dann ein Abtrocknen und Aushärten der auf diese Weise erzeugten Betonfläche an. Im allgemeinen erfolgt das Abtrocknen und Aushärten für einen Zeitraum von höchstens 60 Tagen, insbesondere höchstens 30 Tagen. Im allgemeinen werden für den Abtrocknungs- und Aushärtungsvorgang ca. 3 bis 4 Wochen benötigt.
Dem Abtrocknen und Aushärten schließt sich dann eine Oberflächenversiegelung an, wobei die Oberfläche der abgetrockneten und ausgehärteten Betonfläche mit einem Alkalisilikat behandelt wird. Auf diese Weise wird erreicht, daß das Alkalisilikat in die oberflächlichen Poren und Kapillaren sowie in gegebenenfalls vorhandene Risse der erstellten Betonfläche eindringt und somit die Oberfläche bzw. die in der Oberfläche vorhandenen Poren und Kapillaren sowie gegebenenfalls vorhandene Risse dauerhaft verschließt bzw. versiegelt.
Vorzugsweise wird das Alkalisilikat in Form einer Lösung oder Suspension, insbesondere in Form einer wäßrigen, alkoholischen oder wäßrig-alkoholischen Lösung, eingesetzt.
Vorteilhafterweise enthält das für die Behandlung der Oberfläche der abgetrockneten und ausgehärteten Betonfläche eingesetzte Alkalisilikat kolloidal gelöste Kieselsäure.
Aufgrund des guten Netz- und Kriechvermögens dringt das Alkalisilikat tief in die oberflächlichen Poren und Kapillaren der erstellten Betonfläche ein. Das Alkalisilikat ist speziell auf den komplexen Chemismus der Betonfläche abgestimmt. Die Alkalisilikate reagieren in Kontakt mit der Betonfläche durch die Milieuänderung und die Bildung faktisch unlöslicher Silikate. Hierdurch werden die Poren und Kapillaren in der Betonoberfläche versiegelt, so daß Wasser und Chemikalien nicht mehr eindringen können. Diese Abdichtung ist praktisch unbegrenzt haltbar.
Es resultiert ein widerstandsfähiger Beton, der sich beispielsweise für den chemischen Anlagenbau eignet. Die erzeugte Betonfläche weist neben einer erhöhten Chemikalienbeständigkeit (Beständigkeit z. B. gegenüber einer Vielzahl von Chemikalien, wie Benzolen, Ölen, Diesel, Salzsäure, Natronlauge, Sulfate etc.) auch einen verbesserten Korrosionsschutz und eine deutlich verbesserte Frost/Tausalz-Beständigkeit auf.
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. Suspensionen. 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.
Erfindungsgemäß weist das für die Oberflächenbehandlung der abgetrockneten und ausgehärteten Betonfläche 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.
Die Behandlung der Oberfläche der abgetrockneten und ausgehärteten Oberfläche mit dem Alkalisilikat, vorzugsweise dem Wasserglas, erfolgt im allgemeinen derart, daß die Betonoberfläche vollständig mit dem Alkalisilikat, insbesondere mit dessen Lösung oder Suspension, in Kontakt gebracht bzw. hiermit bedeckt und/oder benetzt wird. Im allgemeinen läßt man das auf die Betonoberfläche aufgebrachte Alkalisilikat, insbesondere dessen Lösung oder Suspension, eine ausreichende Zeitdauer einwirken. Gegebenenfalls kann die Behandlung mit dem Alkalisilikat mehrfach, insbesondere mindestens zweimal, durchgeführt werden. Im Anschluß an die jeweilige Behandlung kann gegebenenfalls überschüssiges Alkalisilikat entfernt werden, insbesondere mechanisch (z. B. durch Bürsten, Fegen etc.).
Aufgrund der hohen Flexibilität des erfindungsgemäßen Verfahrens läßt sich eine Oberflächenverdichtung aber nicht nur bei Erstellen neuer Betonflächen erreichen, sondern auch nachträglich bei bereits bestehenden Betonflächen. Das erfindungsgemäße Verfahren kann direkt angewendet werden, d. h. die Oberfläche der bereits vorhandenen Betonfläche wird einer Behandlung mit einem Alkalisilikat, vorzugsweise einem Wasserglas, wie zuvor definiert, unterzogen. Insbesondere bei älteren Betonflächen, die an ihrer Oberfläche über keine ausreichenden Mengen an freiem Kalk mehr verfügen, geht dem Behandlungsschritt mit dem Alkalisilikat gegebenenfalls eine Aktivierung der Betonoberfläche mit einem Katalysator voran; zu diesem Zweck kann beispielsweise eine Behandlung mit einer Lösung oder Suspension von Erdalkali- und/oder Aluminiumsalzen (z. B. mit sogenanntem Kalk- und/oder Barytwasser) erfolgen, welche man auf die Oberfläche einwirken läßt, so daß die Oberflächenversiegelung mit dem Alkalisilikat erst nach dieser Aktivierungsbehandlung erfolgt.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist mit einer Vielzahl von Vorteilen verbunden, welche - in nichtbeschränkender Weise - wie folgt zusammengefaßt werden können:
Die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren versiegelte Betonfläche weist nicht nur eine exzellente Wasserdichtheit, sondern auch eine exzellente Chemikalienbeständigkeit gegenüber einer Vielzahl aggressiver Medien und organischer Flüssigkeiten auf. Folglich eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren insbesondere zur Herstellung von Industrieböden und zur Erstellung von Auffangräumen oder Auffangtassen für Behälter, in denen aggressive Chemikalien aufbewahrt werden. Folglich eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren nicht nur zum Erstellen von Industrieböden, sondern auch von großflächigen Betonflächen im Bereich von Chemieproduktionsanlagen, Kokereien, Tankstellen und sonstigen Einrichtungen, in denen Chemikalien austreten können.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht - ausgehend von rein mineralischen Betonen - die Oberflächenversiegelung von Betonflächen, die den meisten Anforderungen der Industrie, insbesondere der chemischen Industrie gerecht werden. Bei der Herstellung von z. B. Hallenböden, Industrieböden und Auffangwannen, kann der Abriebwiderstand um das Zwei- bis Dreifache gesteigert und die Schwindung auf die Hälfte reduziert werden. Das erfindungsgemäße Verfahren führt auch zu einer nicht unerheblichen Schwindmaßreduzierung; infolgedessen zeigt die resultierende Betonfläche keinerlei Risse oder Klüfte, in die Chemikalien oder Wasser eindringen können. Zudem führt das erfindungsgemäße Verfahren zu Betonflächen mit verbesserter Frost/Tausalz-Beständigkeit.
Für explosionsgefährdete Bereiche ist von Bedeutung, daß die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren versiegelte Betonfläche eine erhöhte Elektroableitfähigkeit aufweist. Der elektrische Widerstand der versiegelten Betonfläche liegt im Kiloohm-Bereich. Parallel zu dieser Eigenschaft verbürgt die gute Wärmeleitfähigkeit der resultierenden Betonfläche, daß im Betonkörper keine Krakelrisse oder auch keine größeren Risse entstehen können; die hohe Wärmeleitfähigkeit zeigt an, daß die Betonfläche sehr dicht und gleichmäßig aufgebaut ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich somit zu Zwecken der Erzielung der vorgenannten Eigenschaften anwenden.
Insbesondere eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren zum Versiegeln von Betonflächen für die chemische Industrie (z. B. Auffangwannen, Rückhaltebecken, Abfüllstationen etc.), Betonflächen in Trinkwasserbehältern, Betonflächen in Kläranlagen, Betonflächen in Kraftwerken, Betonflächen für Industrieböden, Betonflächen für Parkhäuser und Tankstellen, Betonflächen für den Schachtbau und für Abwasserrohre.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind - gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung - die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenen versiegelten Betonflächen, insbesondere Betonböden. In bezug auf weitere Einzelheiten zu den erfindungsgemäßen Betonflächen, insbesondere Betonböden, kann Bezug genommen werden auf die obigen Ausführungen zu dem erfindungsgemäßen Verfahren, welche in bezug auf die erfindungsgemäßen Betonflächen, insbesondere Betonböden, entsprechend gelten.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind somit insbesondere auch Betonflächen, insbesondere Betonböden, wobei der für die Herstellung der Betonflächen benötigten Betonmischung Siliciumdioxid SiO₂ zugesetzt ist und die Oberfläche der Betonflächen nach Trocknen und Aushärten mit einem Alkalisilikat, vorzugsweise einem Wasserglas, behandelt ist.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform sind Gegenstand der vorliegenden Erfindung Betonflächen, insbesondere Betonböden, wobei die Betonoberfläche mit einem Katalysator, insbesondere mit einer Lösung oder Suspension von Erdalkali- und/oder Aluminiumsalzen aktiviert und nachfolgend mit einem Alkalisilikat, vorzugsweise einem Wasserglas, behandelt ist.
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.
Die vorliegende Erfindung wird anhand des folgenden Ausführungsbeispiels veranschaulicht, welches die vorliegende Erfindung jedoch keinesfalls beschränkt.
Ausführungsbeispiel:
Es wurden 5 Serien mit jeweils 3 identischen Probeflächen aus Beton (Maße jeweils 1 m x 1 m x 0,2 m) hergestellt. Die Probeflächen wurden jeweils ausgehend von einem rein mineralischen Beton mit einem Körnungsbereich von 0 bis 32 mm (DIN 4226) ohne jegliche organische Bestandteile bzw. Additive hergestellt. Der Wasser/Zement-Wert lag jeweils bei etwa 0,45 bis maximal 0,5. Als Bindemittel wurde jeweils ein genormter Portlandzement (PZ 35 F gemäß DIN 1164) verwendet; die Zementmenge betrug jeweils 350 kg/m³ Festbeton. Die Mehlanteile waren jeweils auf 500 kg/m³ Festbeton begrenzt. Es resultierte jeweils ein Beton der Festigkeitsklasse B 35 gemäß DIN 1045.
Den Betonen für die Probeflächen der Serien 4 und 5 wurde zusätzlich feinteiliges Siliciumdioxid SiO₂ („Microsilica“) in Form feinteiliger amorpher Kieselsäuren und feinteiliger gefällter Silikate des Magnesiums, Calciums, Bariums und/oder Aluminiums in einer Menge von etwa 3 Gew.-%, bezogen auf den Zementanteil der eingesetzten Betonmischung (Trockengewicht), zugesetzt, wobei mehr als 99 Gew.-% der eingesetzten SiO₂-Teilchen Durchmesser unterhalb von 40 µm (d_50%-Wert≤ 20 µm) mit BET-Oberflächen im Bereich von 50 bis 200 m²/g aufwiesen.
Die Probeflächen wurden jeweils 28 Tage abtrocknen und aushärten gelassen.

Die jeweils 3 Probeflächen der ersten Serie („Serie 1“) und der vierten Serie („Serie 4“) wurden nicht weiter oberflächenbehandelt (beides Vergleich). Die 3 Probeflächen der zweiten Serie („Serie 2“) wurden dagegen mit einem Epoxidharz behandelt (Vergleich). Die jeweils 3 Probeflächen der dritten Serie („Serie 3“, Vergleich) und der fünften Serie („Serie 5“, Erfindung) wurden jeweils dreimal mit einem Alkalisilikat auf Basis von Wasserglas in Form einer wäßrig-alkoholischen Lösung behandelt (Me₂O/SiO₂-Verhältnis von 1 : 2 bis 1 : 3, wobei Me₂O den Alkalioxidanteil des Alkalisilikats bezeichnet), welche jeweils die Oberfläche bedeckte und eine ausreichende Zeit einwirken gelassen wurde. Die einzelnen Probebetonflächen sind nochmals in der nachfolgenden Tabelle wiedergegeben. Tabelle:

Probefläche	Zement- bzw. Betonmatrix	Oberflächenbehandlung
Serie 1 (Vergleich)	ohne SiO₂	keine
Serie 2 (Vergleich)	ohne SiO₂	mit Epoxidharz
Serie 3 (Vergleich)	ohne SiO₂	mit Alkalisilikatlösung
Serie 4 (Vergleich)	mit SiO₂	keine
Serie 5 (Erfindung)	mit SiO₂	mit Alkalisilikatlösung

Die Probeflächen der fünf Serien wurden dann einer Belastungsbehandlung ausgesetzt, zunächst durch Bürsten der Oberflächen mit einer Stahlbürste und nachfolgend durch Druckbeaufschlagung mit einer Walze unter mehreren hundert Kilogramm Last.
Anschließend wurden die so behandelten Probeflächen 90 Tage lang vollflächig und vollständig benetzend einer verdünnten Schwefelsäurelösung (10 %) ausgesetzt. Nach wenigen Tagen zeigte sich an den Probeflächen der Serien 1 und 2 erste Ausblühungen (Ettringitbildung, „Sulfatblühen“), während diese Erscheinungen bei den Probeflächen der Serien 3 und 4 erst etwas später (ca. nach 30 bis 40 Tagen) auftraten. Die erfindungsgemäßen Probeflächen zeigten dagegen über den gesamten Zeitraum keinerlei Korrosionserscheinungen, was die Überlegenheit der Kombinationsbehandlung - nämlich die Inkorporierung von feinteiligem Siliciumdioxid („Mikrosilica“) in die Betonmischung für die zu erstellende Betonfläche einerseits und die abschließende Oberflächenbehandlung des abgetrockneten und ausgehärteten Betons mit einem Alkalisilikat andererseits - dokumentiert, die zu optimalen Ergebnissen im Hinblick auf die Chemikalienresistenz, insbesondere Sulfatbeständigkeit, führt.
In weiteren Studien konnte der Anmelder zeigen, daß auch andere Eigenschaften des Betons verbessert sind, insbesondere die Festigkeit, das Abbindeverhalten, die Frost/Tausalz-Beständigkeit, die Schwindmaßreduzierung, die Elektroableitfähigkeit, die Wärmeleitfähigkeit, die Widerstandsfähigkeit im allgemeinen etc.

Claims

Verfahren zur Oberflächenversiegelung einer Betonfläche, insbesondere eines Betonbodens, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche der Betonfläche einer Behandlung mit einem Alkalisilikat unterzogen wird, wobei das eingesetzte Alkalisilikat ein Me₂O/SiO₂-Verhältnis von 1 : 1 bis 1 : 4 aufweist, wobei Me₂O den Alkalioxidanteil des Alkalisilikats bezeichnet, und dass dem Behandlungsschritt mit dem Alkalisilikat eine Aktivierung der Betonoberfläche mit einem Katalysator vorangeht, wobei die Betonoberfläche mit einer Lösung oder Suspension von Erdalkali- und/oder Aluminiumsalzen aktiviert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, 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 Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das eingesetzte Alkalisilikat ein Me₂O/SiO₂-Verhältnis von 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.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Behandlung der Oberfläche der Betonfläche mit dem Alkalisilikat derart erfolgt, dass die Betonoberfläche vollständig mit dem Alkalisilikat, insbesondere mit dessen Lösung oder Suspension, in Kontakt gebracht und/oder bedeckt und/oder hiermit benetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Behandlung mit dem Alkalisilikat mehrfach, insbesondere mindestens zweimal, durchgeführt wird und/oder dass abschließend gegebenenfalls überschüssiges Alkalisilikat entfernt wird.
Oberflächenversiegelte Betonfläche, insbesondere Betonboden, erhalten durch ein Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche.