DE102010060813A1

DE102010060813A1 - Zusammensetzung und deren Verwendung zum Imprägnieren von mineralischen Baustoffen sowie damit imprägnierter mineralischer Baustoff

Info

Publication number: DE102010060813A1
Application number: DE201010060813
Authority: DE
Inventors: Johannes Seiwald
Original assignee: EXACOM SERVICES GmbH
Current assignee: EXACOM SERVICES GmbH
Priority date: 2010-11-25
Filing date: 2010-11-25
Publication date: 2012-05-31

Abstract

Um die Hydrophobierung von mineralischen Baustoffen die stark wasserhaltig bzw. stark alkalisch sind zu ermöglichen, wird eine im Wesentlichen wasserfreie Zusammensetzung bereitgestellt, die neben einer Mischung von Alkylalkoxysilanen und Alkylalkoxysiloxanen auch eine Fluoridionenquelle, wie ein Fluorsalz, enthält. Mit einer aus der Zusammensetzung durch Verdünnen mit Wasser herstellbaren Mikroemulsion kann Beton bereits am zweiten Tag wirksam imprägniert und dadurch hydrophobisiert werden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine im Wesentlichen wasserfreie Zusammensetzung, deren Verwendung zum Imprägnieren von mineralischen Baustoffen sowie damit imprägnierte mineralische Baustoffe.
Im Bautenschutz werden zum Imprägnieren bzw. Hydrophobieren poröser mineralischer Baustoffe Lösungen, Emulsionen oder Cremes verwendet, die siliciumorganische Verbindungen enthalten, um damit das Eindringen von Wasser und damit auch das Eindringen darin gelöster oder dispergierter Substanzen zu verhindern.
Im Gegensatz zu einer deckenden Auftragung einer hydrophobierenden Substanz, bei der die Porenstruktur des Baustoffs verschlossen wird, bleibt bei einer Imprägnierung die Porosität des Baustoffs und damit auch dessen ursprüngliche Wasserdampfdurchlässigkeit weitgehend erhalten. Der imprägnierte und damit hydrophobisierte Baustoff wird durch diese Behandlung vor dem Eindringen von Wasser und darin enthaltener schädlicher Substanzen geschützt und kann dennoch enthaltene Feuchtigkeit nach Außen abgeben.
Um sowohl die Ausbringung von Lösungsmitteln in die Umwelt als auch deren Einwirkung auf den Anwender einzuschränken, wurden in den letzten Jahren die in organischen Lösungsmitteln gelösten Zubereitungen immer mehr von Zubereitungen auf Wasserbasis verdrängt. Da die meisten der eingesetzten siliciumorganischen Verbindungen stark hydrophob sind und sich daher nicht in Wasser lösen werden diese unter Zusatz von Tensiden zu Emulsionen verarbeitet.
Als eine spezielle Variante kann hier die SMK-Technologie (Silikon-Mikroemulsions-Konzentrat) genannt werden, bei der ein Silan-Siloxan-Gemisch als sozusagen wasserfreies Konzentrat hergestellt und an den Endanwender abgegeben wird. Dieses muss dann vor der Verarbeitung lediglich mit Wasser verdünnt werden, um eine gebrauchsfertige Mikroemulsion zu erhalten. Das Silikon-Mikroemulsions-Konzentrat ist wasserfrei und kann daher über einen langen Zeitraum (bis zu mehreren Jahren) gelagert werden. Bei der Zubereitung der anwendungsfertigen Verdünnung mit Wasser wird eine Vernetzungsreaktion gestartet, so dass die erhaltene Mikroemulsion innerhalb von 12 bis 24 Stunden aufgebraucht werden sollte. Bei den erhaltenen Mikroemulsionen weisen die in der Wasserphase dispergierten Tröpfchen einen Durchmesser in der Größenordnung von ungefähr 10 bis 80 nm auf und sind somit deutlich kleiner als bei den üblichen Makroemulsionen, die Tröpfchengrößen von 1.000 nm und mehr aufweisen können. Ein Vorteil der geringen Tröpfchengröße ist unter anderem das gute Eindringvermögen der erhaltenen Mikroemulsion in die Poren des zu imprägnierenden Baustoffs. Die Bildung der Mikroemulsionen wird dadurch unterstützt, dass die Silan- und Siloxanverbindungen gleichzeitig als Wirkstoffe und Emulgatoren bzw. Coemulgatoren fungieren.
In Anwesenheit von Wasser und unter alkalischen Bedingungen findet eine Vernetzung der in die Poren eingebrachten Silan- und Siloxanverbindungen statt und verbinden sich diese über die Ausbildung von kovalenten Bindungen mit dem Baustoff. Im Fall von Beton werden beispielsweise kovalente Bindungen mit den im Zement enthaltenen Siliciumoxiden ausgebildet. Somit wird die Oberfläche der Poren mit einer Polysiloxanschicht überzogen, die einerseits fest mit dem Baustoff verbunden ist und andererseits durch die enthaltenen Alkylgruppen stark hydrophob ist. Gleichzeitig bleibt jedoch die ursprüngliche offenporige Struktur des Baustoffs erhalten.
Da die im Winter zum Freihalten der Straßen von Schnee und Eis eingesetzten Tausalze die damit in Kontakt kommenden Betonbauteile von Brücken und Straßen schädigen ist die Verwendung von hydrophobierten Baustoffen hier besonders wichtig. Durch eine Imprägnierung auf Basis von siliciumorganischen Verbindungen wird ein Eindringen von Wasser und Tausalz in die Baustoffe verhindert und somit deren Frost-Tausalz-Beständigkeit erhöht.
Ist jedoch der zu imprägnierende Baustoff stark wasserhaltig, so wird das Eindringen der aufgebrachten Mikroemulsion erschwert und damit die gewünschte Hydrophobierung nicht erreicht. Vor allem bei frisch hergestelltem Beton, der zusätzlich zu seinem noch hohen Wassergehalt eine hohe Alkalität aufweist, können die derzeit bekannten Hydrophobierungszubereitungen nicht angewendet werden. Üblicherweise wird daher von den Herstellern empfohlen, die Hydrophobierung frühestens ab einem Alter des Betons von 28 Tage durchzuführen. Auch bei anderen mineralischen Baustoffen die während ihrer Trocknungsphase eine hohe Alkalität aufweisen oder entwickeln, wie Kalk-Zementputze, war bisher eine frühe Imprägnierung nicht möglich. Die dadurch bedingten Wartezeiten erschweren und verteuern Baumaßnahmen, bei denen eine Hydrophobierung der Baustoffe gewünscht ist.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine im Wesentlichen wasserfreie Zusammensetzung (Silikon-Mikroemulsions-Konzentrat) bereitzustellen, mit der auch stark wasserhaltige und/oder stark alkalische Baustoffe, wie beispielsweise Beton mit einem Alter von weniger als 28 Tagen, imprägniert werden können. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Imprägnieren stark wasserhaltiger und/oder stark alkalischer Baustoffe, wie beispielsweise Beton mit einem Alter von weniger als 28 Tagen, sowie die dadurch erhaltenen imprägnierten Baustoffe bereitzustellen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird gelöst durch eine im Wesentlichen wasserfreie Zusammensetzung gemäß Anspruch 1, eine pastöse standfeste Zubereitung gemäß Anspruch 9, sowie durch ein Verfahren zum Imprägnieren von mineralischen Baustoffen gemäß den Ansprüchen 7 und 10 und den dadurch erhaltenen mineralischen Baustoff gemäß Anspruch 11.
Im Speziellen enthält die im Wesentlichen wasserfreie Zusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung mindestens ein Verbindung ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Alkylalkoxysilanen und oligomeren und polymeren Alkylalkoxysiloxanen, und ferner eine Fluoridionenquelle.
Im Folgenden wird der Begriff ”im Wesentlichen wasserfrei” synonym mit dem Begriff ”wasserfrei” verwendet und ist im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Zusammensetzung so zu verstehen, dass diese geringe Mengen an Wasser enthalten kann, die beispielsweise unvermeidbar sind aber auf jeden Fall so gering sind, dass die Wirksamkeit und Haltbarkeit der ”wasserfreien” Zusammensetzung nicht negativ beeinflusst werden.
Durch das Einbringen von Fluoridionen in die im Wesentlichen wasserfreie Zusammensetzung und somit auch in die daraus herstellbare anwendungsfertige wässrige Mikroemulsion ist ein Imprägnieren von relativ jungem Beton möglich. So haben Versuche gezeigt, dass ein nach einem Tag entformter Beton bereits 3 Stunden nach dem Entformen imprägniert und damit eine hervorragende Frost-Tausalzbeständigkeit erreicht werden kann.
Die Fluoridionenquelle ist vorzugsweise mindestens ein anorganisches oder organisches Fluorid. Weiter bevorzugt ist das anorganische oder organische Fluorid ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Natriumfluorid, Kaliumfluorid, Ammoniumfluorid und Aminfluoriden. Als Aminfluoride können beispielhaft Olaflur, Oleaflur, Dectaflur oder Ethanolaminhydrofluorid genannt werden. Besonders bevorzugt ist die Fluoridionenquelle mindestens ein Fluoridsalz ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Natriumfluorid, Kaliumfluorid und Ammoniumfluorid, wobei Natriumfluorid am meisten bevorzugt ist.
Die erfindungsgemäße Zusammensetzung kann hergestellt werden durch homogenes Vermischen der Alkylalkoxysilan- und Alkylalkoxysiloxanverbindungen und dann Zugeben der Fluoridionenquelle, wie beispielsweise eines oder mehrere Fluoridsalze, unter Rühren, so dass sich die Fluoridionenquelle gleichmäßig in der Zusammensetzung verteilt. Da in die wasserfreie Zusammensetzung kein Wasser eingebracht werden darf, um die Lagerstabilität nicht zu beeinträchtigen, kann es je nach verwendeter Fluoridionenquelle vorteilhaft sein diese vor dem Zumischen zu der Zusammensetzung zu trocknen. Weiterhin ist es bevorzugt eine in Salzform zugesetzte Fluoridionenquelle vorher fein zu vermahlen so dass diese einfacher und wirksamer in der Zusammensetzung dispergiert bzw. gelöst werden kann.
Die Fluoridionenquelle wird vorzugsweise in einer Menge in die wasserfreie Zusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung eingebracht, so dass der Anteil an Fluoratomen in der fertigen Zusammensetzung mindestens 0,1 Gew.-% und höchstens 4,0 Gew.-% beträgt. Werden weniger als 0,1 Gew.-% an Fluoratomen zugesetzt, wird der gewünschte Effekt der Möglichkeit einer frühen Imprägnierung nicht erreicht. Werden mehr als 4,0 Gew.-% an Fluoratomen zugesetzt können sich beim Auftragen der Mikroemulsion Schlieren auf der behandelten Oberfläche bilden, die zwar nicht notwendigerweise die Hydrophobierung beeinträchtigt aber zu einer verschlechterten Oberflächenerscheinung führen können. Außerdem werden damit die Kosten zur Herstellung der Zusammensetzung erhöht ohne dass dadurch die erfindungsgemäße Zusammensetzung weiter verbessert wird. Weiter bevorzugt beträgt der Anteil an Fluoratomen in der fertigen Zusammensetzung mindestens 0,2 Gew.-% und höchstens 3,0 Gew.-% und noch weiter bevorzugt mindestens 0,3 Gew.-% und höchstens 2,0 Gew.-%.
Vorzugsweise enthält die erfindungsgemäße Zusammensetzung sowohl Alkylalkoxysilane als auch -siloxane. Darüber hinaus ist bevorzugt, dass die in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung enthaltenen Alkylalkoxysilane und oligomeren und polymeren Alkylalkoxysiloxane C_1-20-Alkylgruppen und C_1-6-Alkoxygruppen enthalten. Weiter bevorzugt sind C_1-12-Alkylgruppen und C_1-2-Alkoxygruppen.
Durch die Wahl der Alkylgruppen kann der hydrophobe Charakter des in den Poren vernetzten Polysiloxans gezielt gesteuert werden. Durch die Wahl der Alkoxygruppen kann unter anderem auch die Reaktivität und Beständigkeit gegenüber alkalischen Bedingungen gesteuert werden.
Bei den in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung enthaltenen Alkylalkoxysilanen und Alkylalkoxysiloxanen sind an den Siliciumatomen vorzugsweise jeweils eine oder maximal zwei Alkylgruppen gebunden. Diese können gleich oder verschieden sein und können darüber hinaus gegebenenfalls halogensubstituiert sein. Die übrigen Reste sind gleiche oder verschiedene Alkoxygruppen. In einer bevorzugten Ausführungsform tragen die Alkylgruppen eine primäre, sekundäre oder tertiäre Aminogruppe. Bei den sekundären und tertiären Aminogruppen sind am Stichstoffatom vorzugsweise Alkylgruppen gebunden, besonders bevorzugt C_1-6-Alkylgruppen.
Beispiele für die C_1-20-Alkylreste sind Methyl, Ethyl, n-Propyl, iso-Propyl, n-Butyl, iso-Butyl, tert-Butyl, n-Pentyl, iso-Pentyl, neo-Pentyl, tert-Pentyl, Hexyl wie n-Hexyl, Heptyl wie n-Hepty; Octyl wie n-Octyl und iso-Octyl, wie 2,2,4-Trimethylpentyl, Nonyl wie n-Nonyl, Decyl wie n-Decyl, Dodecyl wie n-Dodecyl und Cycloalkyl wie Cyclopentyl, Cyclohexyl, 4-Ethylcyclohexyl, Cycloheptyl, Norbornyl und Methylcyclohexyl. Besonders bevorzugt sind Alkylreste mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen.
Beispiele für C_1-6-Alkoxyreste sind Methoxy, Ethoxy, n-Propoxy, Isopropoxy, n-Butoxy, iso-Butoxy, sec-Butoxy, tert-Butoxy, Pentyloxy wie n-Pentyloxy und Hexyloxy wie n-Hexyloxy. Besonders bevorzugt sind Methoxy und Ethoxy.
Die erfindungsgemäße Zusammensetzung kann ferner mindestens einen Zusatzstoff enthalten ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Tensiden, Cotensiden, Verdünnungsmitteln, fungizid wirkenden Additiven, algizid wirkenden Additiven, Geruchsstoffen, Korrosionsinhibitoren und Entschäumern.
Die erfindungsgemäße Zusammensetzung kann als Verdünnungsmittel bis zu 20 Gew.-%, vorzugsweise bis zu 15 Gew.-%, an organischen Lösungsmitteln enthalten. Beispielhaft können hier Ethanol und n-Propanol bzw. iso-Propanol genannt werden. Auch diese fungieren. Als Verdünnungsmittel mit denen gleichzeitig der pH-Wert der Zusammensetzung eingestellt werden kann können auch wasserfreie Säuren zugegeben werden. Beispielhaft kann hier Essigsäure genannt werden.
In der erfindungsgemäßen Zusammensetzung können ferner Tenside und/oder Cotenside in einer Menge von vorzugsweise bis zu 15 Gew.-%, weiter bevorzugt von 4 bis 12 Gew.-% zugegeben werden. Beispielhaft können hier 1,2-Propandiol (Propylenglykol) und 1,2-Ethandiol genannt werden.

Als eine spezielle Ausführungsform kann für die erfindungsgemäße Zusammensetzung beispielsweise folgende Zusammensetzung angegeben werden:

Triethoxyoctylsilan	> 30 Gew.-%
Diethoxydimethylsilan	< 10 Gew.-%
Triethoxymethylsilan	> 2 Gew.-%
Diethoxyoctylsiloxan	> 5 Gew.-%
Propyltriethoxysilan	> 6 Gew.-%
Methyltrimethoxysilan	< 9 Gew.-%
Propylenglykol	> 5 Gew.-%
Ethanol	< 12 Gew.-%
Essigsäure	< 6 Gew.-%
Natriumfluorid	0,44–6,6 Gew.-% NaF (entspricht 0,2–3,0 Gew.-% F)

Aus der oben beschriebenen erfindungsgemäßen Zusammensetzung kann durch Verdünnen mit Wasser eine flüssige Zubereitung zum Imprägnieren von mineralischen Baustoffen erhalten werden. Das Verdünnen wird vorzugsweise durchgeführt durch Zugabe der Zusammensetzung unter Rühren zu einer vorgelegten Menge an Wasser. Als Wasser kann sowohl entmineralisiertes als auch normales Trinkwasser verwendet werden. Das gewichtsbezogene Mischungsverhältnis der erfindungsgemäßen Zusammensetzung zu Wasser reicht vorzugsweise von 1:4 bis 1:20, weiter bevorzugt von 1:7 bis 1:15. Eine höhere Verdünnung verbessert das Einbringen der siliciumorganischen Verbindungen in den Baustoff und erhöht damit die Eindringtiefe, erfordert dafür allerdings mehrere Anwendungen, um einen maximalen Hydrophobierungseffekt zu erreichen. Mit höheren Konzentrationen an der erfindungsgemäßen Zusammensetzung kann die Hydrophobierung zwar schneller erreicht werden, jedoch ist dann eventuell die Eindringtiefe verringert. Es können auch mehrere Anwendungen mit unterschiedlichen Verdünnungen kombiniert werden. So können beispielsweise zuerst zwei bis drei Anwendungen mit einer Verdünnung von 1:12 bis 1:14 und danach eine abschließende Anwendung mit einer Verdünnung von 1:7 bis 1:9 durchgeführt werden.
Durch das Einrühren der erfindungsgemäßen Zusammensetzung in Wasser bildet sich eine Mikroemulsion als eine anwendungsfertige Zubereitung, die sofort verwendet werden kann und innerhalb von 24 Stunden, vorzugsweise innerhalb von 12 aufgebraucht werden sollte.
Die Mikroemulsion eignet sich zum Imprägnieren und damit Hydrophobieren von mineralischen Baustoffen und Baustoffen, die mineralische Bestandteile enthalten. Beispielhaft können genannt werden: Natur- oder Kunststein, Kalksandstein, Beton, darunter auch Porenbeton und Gasbeton, Zement und zementhaltige Baustoffen wie Kalk-Zement-Mischungen und Fassadenputze, Estriche, bituminöse mineralische Mischungen, Verbundbaustoffe mit mineralischen Komponenten wie Faserzement, Gips und gipshaltige Baustoffe und auch Baustoffe aus Tonmineralien wie Ziegel.
Besonders vorteilhaft für eine langanhaltende Hydrophobierungswirkung ist es, wenn der zu imprägnierende mineralische Baustoff Bestandteile umfasst, die Siliciumoxide oder andere silikatische Verbindungen enthalten, da sich die vernetzenden Silan- und Siloxanverbindungen dann über die Ausbildung von kovalenten Bindungen mit dem Baustoff verbinden können. Die erfindungsgemäßen Zusammensetzung und die daraus hergestellte Mikroemulsion werden daher bevorzugt zum Imprägnieren von Baustoffen verwendet, die Siliciumoxide oder andere silikatische Verbindungen enthalten. Besonders bevorzugt wird damit Beton imprägniert.
Dazu wird die wässrige Zubereitung (Mikroemulsion) durch beispielsweise Besprühen, Streichen, Fluten, Eintauchen oder ein anderes geeignetes Aufbringungsverfahren auf mindestens eine Oberfläche des mineralischen Baustoffs aufgebracht. Die aufgebrachte Zubereitung wird zum Großteil von dem porösen Baustoff in dessen Porenstruktur aufgenommen und die enthaltenen Alkoxysilan- und -siloxanverbindungen beginnen darin in Anwesenheit von Wasser und einer alkalischen Umgebung zu vernetzen und sich mit dem Baustoff zu verbinden. Die Aufbringung kann noch einmal oder mehrmals wiederholt werden. Nach 5–10 Stunden sind die behandelten Oberflächen nutzbar und nach ca. 20 Tagen ist der Vernetzungsvorgang weitgehend abgeschlossen.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform kann auch eine pastöse Zubereitung zum Imprägnieren von mineralischen Baustoffen bereitgestellt werden. In dieser Zubereitung wird die Konsistenz durch geeignete Auswahl der Bestandteile so eingestellt, dass sie nach dem Auftragen nicht mehr abläuft oder abtropft. Die erfindungsgemäße pastöse Zubereitung kann ferner einen oder mehrere Verdickungsmittel und/oder Emulgatoren enthalten. Diese sind im Stand der Technik gut bekannt und werden beispielsweise in der EP-A-819665 genannt.
Die erfindungsgemäße pastöse Zubereitung, die die Konsistenz einer Creme aufweist kann somit auf senkrechte oder sogar überhängende Flächen aufgebracht werden. Trotz ihrer zäheren Konsistenz wird sie von dem zu behandelnden Baustoff vollständig aufgenommen. Auch hier kann die Anwendung einmal oder mehrmals wiederholt werden. Derartige pastöse Zubereitungen werden im Hinblick auf ihre besonderen Eigenschaften im Zusammenhang mit der Auftragung allgemein als ”standfest” bezeichnet, was sich derart definieren lässt, dass bei einer Auftragungsstärke von mindestens 0,5 mm auf einer senkrechten Fläche eines porösen mineralischen Baustoffs die standfeste Zubereitung um nicht mehr als 1 mm nach unten abläuft bevor sie vom Baustoff aufgenommen wird.
Vor dem Aufbringen der flüssigen oder pastösen Zubereitung sollte der zu imprägnierende Untergrund so gut wie möglich gereinigt werden und fettfrei sein.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist darüber hinaus auch ein Baustoff, der unter Verwendung der erfindungsgemäßen Zusammensetzung oder der erfindungsgemäßen pastösen Zubereitung imprägniert ist.
Weitere Vorteile und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Ausführungsbeispielen.
Um die Eignung der erfindungsgemäßen Zusammensetzung und der daraus herstellbaren flüssigen Zubereitung auf Wasserbasis zum Imprägnieren von frischem Beton, d. h. Beton mit einem Alter von weniger als 28 Tagen, zu testen, wurde gemäß der Erfindung eine wasserfreie Zusammensetzung und daraus eine flüssige Zubereitung auf Wasserbasis in Form einer Mikroemulsion hergestellt. Mit dieser Mikroemulsion wurden dann Betonproben unterschiedlichen Alters imprägniert und die Frost-Tausalzbeständigkeit der imprägnierten Proben untersucht.
Herstellung einer Zusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung

Es wurden die folgenden siliciumorganischen Verbindungen in den angegebenen Mengen unter Rühren miteinander vermischt:

Triethoxyoctylsilan	45 Gew.-%
Diethoxydimethylsilan	6 Gew.-%
Triethoxymethylsilan	3 Gew.-%
Diethoxyoctylsiloxan	8 Gew.-%
Propyltriethoxysilan	12 Gew.-%
Methyltrimethoxysilan	6 Gew.-%
Propylenglykol	8 Gew.-%
Absoluter Ethanol	8 Gew.-%
Essigsäure (Eisessig)	4 Gew.-%

Der erhaltenen Zusammensetzung wurde dann unter Rühren Natriumfluorid (NaF), das vorher bei ca. 105°C in einem Trockenofen getrocknet worden war, in einer Menge von 1,3 Gew.-% (entspricht 0,59 Gew.-% an Fluor) zugegeben und solange weitergerührt bis alles zugegebene Natriumfluorid dispergiert oder aufgelöst war.
Das erhaltene Silikon-Mikroemulsions-Konzentrat ist unter Luftabschluss über mehrere Monate lagerfähig ohne seine Eigenschaften zu verändern.
Herstellung einer Mikroemulsion
100 ml des wie oben beschrieben erhaltenen Silikon-Mikroemulsions-Konzentrats wurden mit 900 ml Leitungswasser verdünnt, um eine flüssige Zubereitung als Mikroemulsion zu erhalten. Dazu wurde das Silikon-Mikroemulsions-Konzentrat unter Rühren in das Leitungswasser eingerührt und solange weitergerührt, bis eine homogene Mikroemulsion erhalten wurde.
Imprägnieren von Betonproben
Es wurden Betonwürfel mit einer Kantenlänge von jeweils 15 cm hergestellt, wobei ein Beton mit der Sortenbezeichnung C30/37/B2/GK16 verwendet wurde. Alle Probenwürfel wurden aus derselben Charge hergestellt.
Die mit der erfindungsgemäßen Mikroemulsion behandelten Betonproben wurden durch drei aufeinanderfolgende Anwendungen entweder mit der Mikroemulsion besprüht oder die Mikroemulsion durch Fluten aufgebracht. Beim Fluten wurde die Mikroemulsion drucklos in einer Menge auf die zu behandelnde Oberfläche aufgebracht, dass ein geringer Überstand auf der Betonoberfläche verblieb und somit eine Sättigung des behandelten Oberflächenbereichs erreicht wurde.
Alle Betonwürfel wurden im Probenalter von 1 Tag entformt. Ein Teil der Proben wurde 3 Stunden nach der Entformung mit der erfindungsgemäßen Mikroemulsion besprüht bzw. geflutet und dann 28 Tage bei Raumluft gelagert (Beispiele 1a und 1b). Ein anderer Teil der Proben wurde bis zu einem Probenalter von 28 Tagen bei Raumluft gelagert, dann mit der erfindungsgemäßen Mikroemulsion besprüht bzw. geflutet und weiter 28 Tage bei Raumluft gelagert (Beispiele 2a und 2b). Als Vergleichsprobe wurde ein dritter Teil der Proben nach dem Entformen 7 Tage unter Wasser gelagert und dann weiter 21 Tage bei Raumluft gelagert (Vergleichsbeispiel). Die Vergleichsproben wurden nicht mit der erfindungsgemäßen Mikroemulsion imprägniert.
Prüfung auf Frost-Tausalzbeständigkeit

Alle Proben wurden einer Prüfung auf Frost-Tausalzbeständigkeit gemäß ÖNORM B 3303: 2002, Pkt. 7.11 (PVB) unterzogen. Diese Prüfung umfasst 56 Frost-Tau-Wechsel zwischen ca. +25°C und –22°C. Die Frost-Tau-Wechsel wurden in einem geeigneten Kälte-Wärme-Prüfschrank simuliert und durch Wiegen der Proben wurde in regelmäßigen Zeitabständen die Abwitterung bestimmt. Ein Frost-Tau-Wechsel dauerte ca. 24 Stunden. Während der Frost-Tau-Wechsel war die Prüffläche (eine Seitenfläche des Probenwürfels) immer in Kontakt mit einer wässrigen 3%igen NaCl-Lösung. Die nachfolgende Tabelle zeigt die Endergebnisse nach 56 Frost-Tau-Wechseln, wobei die Abwitterung in Gramm an abgewittertem Material pro Prüffläche angegeben ist.

	Alter der Betonprobe bei Imprägnierung	Auftragungsart	Abwitterung nach 56 Frost-Tau-Wechseln [g/m²]
	Alter der Betonprobe bei Imprägnierung	Auftragungsart	Einzelwerte	Mittelwert
Beispiel 1a	1 Tag + 3 Stunden	besprüht	200 140	170
Beispiel 1b	1 Tag + 3 Stunden	geflutet	130 130	190
Beispiel 2a	28 Tage	besprüht	240 190 220	217
Beispiel 2b	28 Tage	geflutet	370 390 350	370
Vergleichsbeispiel	-	-	1910 2010	1960

Die gemäß ÖNORM durchgeführte Prüfung auf Frost-Tausalzbeständigkeit ist eine äußerst materialbeanspruchende Prüfung, da die Betonproben in Kontakt mit einer Tausalzösung stehen und 56 aufeinanderfolgenden Frost-Tau-Wechseln unterzogen werden. Die in obiger Tabelle aufgezeigten Ergebnisse zeigen deutlich, dass durch die Imprägnierung mit der erfindungsgemäßen Mikroemulsion (Beispiele 1 und 2) eine deutlich geringere Abwitterung erreicht werden kann im Vergleich mit einem nicht imprägnierten Beton (Vergleichsbeispiel). Die Ergebnisse zeigen darüber hinaus, dass mit der erfindungsgemäßen Mikroemulsion der Beton bereits am zweiten Tag imprägniert werden kann und dennoch eine hohe Frost-Tausalzbeständigkeit erreicht wird. Bei einem Vergleich der Beispiele 1 mit den Beispielen 2 zeigt sich ferner, dass die am zweiten Tag imprägnierten Proben sogar eine höhere Frost-Tausalzbeständigkeit aufwiesen als die Proben, die entsprechend der üblichen Vorgehensweise frühestens nach 28 Tagen imprägniert wurden.
Es konnte somit aufgezeigt werden, dass unter Verwendung der erfindungsgemäßen Zusammensetzung sowohl stark wasserhaltige Baustoffe wie auch Baustoffe mit hoher Alkalität, wie beispielsweise junger Beton (ab einem Alter von zwei Tagen) imprägniert werden können. Dadurch erübrigt sich die üblicherweise beim Imprägnieren von Beton vorgeschriebene Wartezeit von 28 Tagen, wodurch Zeit und Kosten eingespart werden können.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 819665 A [0031]

Claims

Im Wesentlichen wasserfreie Zusammensetzung enthaltend mindestens ein Verbindung ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Alkylalkoxysilanen und oligomeren und polymeren Alkylalkoxysiloxanen, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammensetzung ferner eine Fluoridionenquelle enthält.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluoridionenquelle mindestens ein anorganisches oder organisches Fluorid ist ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Natriumfluorid, Kaliumfluorid, Ammoniumfluorid und Aminfluoriden.
Zusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Alkylalkoxysilane und oligomeren und polymeren Alkylalkoxysiloxane C_1-20-Alkylgruppen und C_1-6-Alkoxygruppen enthalten.
Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Alkylgruppen eine primäre, sekundäre oder tertiäre Aminogruppe tragen.
Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluoridionenquelle in einer solchen Menge in der Zusammensetzung enthalten ist, dass der Anteil an Fluoratomen in der Zusammensetzung mindestens 0,1 Gew.-% und höchstens 4,0 Gew.-% beträgt.
Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammensetzung ferner mindestens einen Zusatzstoff enthält ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Tensiden, Cotensiden, Verdünnungsmitteln, fungizid wirkenden Additiven, algizid wirkenden Additiven, Geruchsstoffen, Korrosionsinhibitoren und Entschäumern.
Verwendung der Zusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 zum Imprägnieren eines mineralischen Baustoffs, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammensetzung mit Wasser verdünnt wird, um eine flüssige Zubereitung auf Wasserbasis herzustellen, und diese Zubereitung dann auf mindestens eine Oberfläche des mineralischen Baustoffs aufgebracht wird.
Verwendung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gewichtsteil der Zusammensetzung mit 4 bis 20 Gewichtsteilen Wasser verdünnt wird.
Pastöse standfeste Zubereitung zum Imprägnieren von mineralischen Baustoffen, dadurch gekennzeichnet, dass sie die Zusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 enthält.
Verwendung der pastösen Zubereitung gemäß Anspruch 9 zum Imprägnieren eines mineralischen Baustoffs, dadurch gekennzeichnet, dass die pastöse Zubereitung auf mindestens eine Oberfläche des mineralischen Baustoffs aufgebracht wird.
Mineralischer Baustoff, dadurch gekennzeichnet, dass er unter Verwendung der Zusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 oder einer pastösen Zubereitung gemäß Anspruch 9 imprägniert ist.
Mineralischer Baustoff nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass er Siliciumoxide oder andere silikatische Verbindungen enthält.