DE102015102382A1

DE102015102382A1 - Verfahren zur dauerhaften Hydrophobierung und/oder Superhydrophobierung von Betonoberflächen

Info

Publication number: DE102015102382A1
Application number: DE102015102382.2A
Authority: DE
Inventors: Ricardo Kocadag; Patrick Fontana; Katarina Malaga
Original assignee: Bundesanstalt fuer Materialforschung und Pruefung BAM; Bundesministerium fuer Wirtschaft und Energie
Current assignee: Bundesrepublik Deutschland Vertreten Durch De De; Swedish Cement And Concrete Research Insti Se
Priority date: 2015-02-19
Filing date: 2015-02-19
Publication date: 2016-08-25
Also published as: WO2016131925A1

Abstract

Beschrieben wird ein Herstellungsverfahren für ein Betonelement, z.B. Betonfertigteil oder auch Ortbeton, umfassend eine hydrophobe und/oder eine superhydrophobe Oberfläche, umfassend: Bereitstellen einer Schalung, umfassend eine Schalungshaut; Beschichten der Schalungshaut mit einem Hydrophobierungsmittel; Einbringen eines Frischbetons in die Schalung; Ausschalen des nach dem Abbinden des Frischbetons ausgebildeten Betonelements.

Description

Die Erfindung liegt auf dem Gebiet des Bautenschutzes, der Herstellung von Ortbeton und von Betonfertigteilen. Sie betrifft die Zementindustrie, Betonfertigteilhersteller und Betonzusatzmittelhersteller. Insbesondere betrifft die Erfindung die Hydrophobierung von Betonoberflächen und Anwendung von Hydrophobierungsmitteln.
Bekannte Verfahren der Hydrophobierung von Betonoberflächen umfassen den Auftrag eines Hydrophobierungsmittels auf den erhärteten Beton oder das Einmischen von Hydrophobierungsmittel in den Frischbeton.
Vor diesem Hintergrund wird ein Herstellungsverfahren nach Anspruch 1 und ein Betonelement oder Ortbeton nach Anspruch 12 vorgeschlagen. Weitere Ausführungsformen, Modifikationen und Verbesserungen ergeben sich anhand der folgenden Beschreibung und der beigefügten Ansprüche.
Gemäß einer ersten Ausführungsform wird ein Herstellungsverfahren für ein Betonelement vorgeschlagen, das eine hydrophobe und/oder eine superhydrophobe Oberfläche aufweist. Das Verfahren umfasst zumindest die Schritte:

– Bereitstellen einer Schalung, umfassend eine Schalungshaut;
– Beschichten der Schalungshaut mit einem Hydrophobierungsmittel;
– Einbringen eines Frischbetons in die Schalung;
– Ausschalen des nach dem Abbinden des Frischbetons ausgebildeten Betonelements.

Vorteile dieser Ausführungsform bestehen darin, dass eine hydrophobe oder sogar superhydrophobe Oberfläche eines Betonfertigteils oder eines im Ortbetonverfahren hergestellten Betonelements unter wesentlich verringertem Aufwand als über bekannte Verfahren der Nachbehandlung und in einem Herstellungsschritt ohne Behinderung des Baufortschritts oder anderer technologischer Abläufe erreichbar ist. Insbesondere ist ein Erreichen der Endfestigkeit des hergestellten Betonelements nicht vermindert. Im Gegensatz hierzu führt der Zusatz eines Hydrophobierungsmittels unmittelbar in den angemischten Frischbeton typischerweise zu einer verzögerten Verfestigung und in der Folge zu erheblichen Verzögerungen technologischer Abläufe.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass der im Verfahren verwendete Frischbeton ausgewählt ist unter einer Betonmischung, umfassend:

– einen Zement, beispielsweise gemäß DIN EN 197-1;
– eine Gesteinskörnung natürlichen oder künstlichen Ursprungs, wobei eine maximale Korngröße der Gesteinskörnung 32 mm, insbesondere 8 mm, bevorzugt 2 mm beträgt;
– ein Gesteinsmehl natürlichen oder künstlichen Ursprungs oder einen anderen als Betonzusatzstoff bekannten oder zugelassenen Stoff, ausgewählt unter einer Flugasche (z.B. eines Kohlekraftwerkes), einem Trass, einer Mikrosilica oder einem Silicastaub, einem Hüttensandmehl oder einem gemahlenen Reststoff einer Erzverhüttung;
– Wasser, sodass ein Wasserzementwert in dem Frischbeton zwischen 0,15 bis 0,60; insbesondere zwischen 0,25 bis 0,35 einstellbar ist.

Optional kann die Betonmischung ein Betonzusatzmittel umfassen. Geeignete Betonzusatzmittel werden zur Steuerung von Eigenschaften des Frischbetons und/oder des aus dem Frischbeton erhältlichen Festbetons verwendet. Beispiele beeinflussbarer Werte betreffen einen verminderten Wasseranspruch (Wasserbedarf), die Verflüssigung, die Stabilisierung, die Luftporenbildung, die Beschleunigung oder Verzögerung der Zementhydratation (Erstarrung bzw. Erhärtung), die Dichtigkeit des erzielten Betons (insbesondere Dichtigkeit gegenüber Wasser), das Schwinden oder Quellen.
Vorteile dieser Ausführungsform betreffen vor allem die Festigkeit des erhaltenen Betons, bzw. des Hochleistungsbetons (UHPC).
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird vorgeschlagen, das Hydrophobierungsmittel auszuwählen unter einem Silan; einem Siloxan und/oder einem Siliconat.
Vorteile der vorgeschlagenen Hydrophobierungsmittel sind ihre kommerzielle Verfügbarkeit und die mit ihrer Hilfe erreichbare dauerhafte Hydrophobierung mineralischer Oberflächen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Hydrophobierungsmittel ausgewählt unter: einem Salz einer Fettsäure, beispielsweise einem Salz der Stearinsäure.
Vorteilhaft entspricht eine mit der kostengünstig verfügbaren Stearinsäure erreichbare Hydrophobierung der Betonoberfläche den Anforderungen des Bautenschutzes hinsichtlich Stabilität und Selbstreinigungspotential.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird vorgeschlagen, ein mikrokristallines Wachs (Mikrowachs) als Hydrophobierungsmittel einzusetzen. Ein Vorteil mikrokristalliner Wachse ergibt sich mit der Möglichkeit ihres erleichterten kapillaren Transports in den allmählich abbindenden Frischbeton und ihrer UV-Stabilität sowie ihrer kostengünstigen Verfügbarkeit.
Gemäß weiteren Ausführungsformen ist das Hydrophobierungsmittel Siliconat ausgewählt unter einem Alkali-Monomethyl-, einem Alkali-Monoethyl-, einem Alkali-Monopropyl-, oder einem Alkali-Monobutyl-Siliconat.
Vorteilhaft sind diese Verbindungen auf Grund ihrer chemischen Reaktivität gut geeignet, eine dauerhafte Hydrophobierung in der Randbetonzone herbeizuführen. Diese Hydrophobierungsmittel sind zu geringen Kosten verfügbar.
Gemäß weiteren Ausführungsformen ist das Hydrophobierungsmittel Silan ausgewählt ist unter einem iso-Octyltriethoxysilan, einem n-Octyltriethoxysilan oder einem anderen Alkylalkoxysilan.
Vorteilhaft sind diese Verbindungen auf Grund ihrer chemischen Reaktivität gut geeignet, alternativ eine dauerhafte Hydrophobierung in der Randbetonzone herbeizuführen. Diese Hydrophobierungsmittel sind zu geringen Kosten verfügbar.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Hydrophobierungsmittel Siloxan ausgewählt unter einem Alklyalkoxysiloxan.
Vorteilhaft sind Alklyalkoxysiloxane auf Grund ihrer chemischen Reaktivität gut geeignet, alternativ eine dauerhafte Hydrophobierung in der Randbetonzone herbeizuführen. Alklyalkoxysiloxane sind zu geringen Kosten verfügbar.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Salz der Stearinsäure ausgewählt unter Zink-, Aluminium- oder Calciumstearat.
Die Verwendung dieser Metallseifen, die für ihre ausgeprägten hydrophoben Eigenschaften bekannt sind, bewirkt eine effektive Hydrophobierung der Randbetonzone, bzw. der Oberfläche des erhaltenen Betonelements.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform erfolgt das Beschichten der Schalungshaut durch Aufgießen, Fluten, Aufsprühen, Aufspritzen, Aufpinseln, Aufspachteln, Aufrollen oder Rakeln des Hydrophobierungsmittels.
Vorteile ergeben sich aus der Einfachheit dieser Verfahrensschritte. Gemäß einer weiteren Ausführungsform erfolgt das verfahrensgemäße Behandeln der Schalungshaut vor der Betonage durch vollflächiges Benetzen der Schalungshaut mit dem Hydrophobierungsmittel.
Auf diese Art und Weise kann eine für die Hydrohobierung der Randbetonzone und der Randbetonzonenoberfläche ausreichende Menge des Hydrophobierungsmittels bereitgestellt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird ein Betonelement, insbesondere ein Betonfertigteil und alternativ ein Ortbeton vorgeschlagen. Das Betonelement, das Betonfertigteil und der Ortbeton weisen eine hydrophobe oder superhydrophobe Oberfläche auf und umfassen jeweils eine Randbetonzone, die eine gegenüber einer äußeren Umgebung abschließende hydrophobe oder superhydrophobe Oberfläche hat. Dabei liegt eine hydrophobierende Substanz, ausgewählt unter einer silizium- oder metallorganischen Verbindung oder einem Mikrowachs, in der Randbetonzone bis auf (in) eine Tiefe von 20 mm vor. Bevorzugt wird der Randbeton bis auf eine Tiefe von 10 mm hydrophobiert, zumindest aber bis auf eine Tiefe von 5 mm von der Oberfläche aus gemessen. Im Unterschied zu den hydrophobierten Bereichen der Randbetonzone ist der verbleibende Anteil des Betonfertigteils weitestgehend frei von hydrophobierenden Substanzen.
Selbstredend ist die hydrophobierte oder superhydrophobierte Oberfläche nur in jenen Bereichen ausgebildet, die bei der Betonage im Kontakt mit einer entsprechend vorbehandelten Schalung, bzw. Schalungshaut standen. Vorteile bestehen in einem auch bei geringfügigem Materialabtrag, der ggf. durch mechanische Belastung beim Gebrauch oder Verwitterung auftreten kann, dauerhaften Schutz vor eindringender Feuchtigkeit.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das vorgeschlagene Betonfertigteil ausgewählt unter: einem Fassadenelement, einem Dachstein, einem Mauerstein, einer Verblendung, einem Stadtmöbel, einer Sitzbank, einer Vase, einer Pflanzschale, einem Randstein, einem Pflasterstein, einer Schachtumfassung, einer Plastik, einer Fußplatte, einem Betonfuß, einem Zaunpfosten, einem Tragwerk, einer Verkleidung, einem Fahrradständer, einer Leitfläche, einer Bake, oder einer Leitplanke.
An derartige Betonelemente werden besondere Anforderungen hinsichtlich verminderter Wasseraufnahme/Hydrophobizität und dauerhafter Festigkeit gestellt. Gemäß dem vorgeschlagenen Verfahren hergestellte Betonelemente weisen eine längere Nutzungsdauer unter Beibehaltung der oben erläuterten vorteilhaften Eigenschaften auf.
Die beschriebenen Ausführungsformen können beliebig miteinander kombiniert werden.
Die vorstehend beschriebenen und nachfolgend weiter ergänzten und erläuterten Ausführungsformen bewirken eine dauerhafte Hydrophobierung von Betonoberflächen zum Zwecke des Bautenschutzes und der Selbstreinigung. So erzeugte Betonfertigteile oder Bauteile aus Ortbeton weisen eine hydrophobe Oberfläche an Oberflächenabschnitten auf, die im Kontakt mit der mit Hydrophobierungsmittel vorbehandelten Schalungshaut abgebunden haben. Die Superhydrophobie der erzeugten Betonoberfläche zeigt sich an Hand des selbstständigen Abperlens von Flüssigkeiten, insbesondere von Niederschlägen wie Regen oder Tau und des so bewirkten Nicht-Haftens von Staub, Schmutz und Straßenkot (Selbstreinigung).
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, vor der Betonage ein Hydrophobierungsmittel auf die Schalungshaut aufzutragen und in einem Arbeitsgang mit der Herstellung des Betonteils dessen resultierende Randbetonzone und ihre äußere Oberfläche zu hydrophobieren. Auf diese Weise kann überaus kostengünstig eine hydrophobe bzw. superhydrophobe Betonoberfläche hergestellt werden. Im Unterschied zu bekannten Verfahren, durch hydrophobierende Nachbehandlung von festen Betonoberflächen erzeugten hydrophoben bzw. superhydrophoben Betonoberflächen, ist eine wiederholt erneuerte Oberflächenvergütung durch Auftragen eines Hydrophobierungsmittels typischerweise entbehrlich oder kann erstmals nach einer wesentlich längeren Nutzungsdauer, ggf. erstmals nach zehn Jahren erfolgen. Ganz im Gegenteil zu der mit andauernder Bewitterung überwiegend zu beobachtenden deutlich nachlassenden Hydrophobizität der auf bekannte Weise hydrophobierten Betonoberflächen hat eine Bewitterung der erfindungsgemäß unmittelbar mit dem Ausschalen freigestellten hydrophoben oder superhydrophoben Betonoberfläche nicht diese Wirkung und trägt bevorzugt zu der Verbesserung ihrer selbstreinigenden Eigenschaften bei. Wassertropfen perlen allein unter Einwirkung der Schwerkraft selbsttätig und/oder bei Einwirkung von Wind von der Betonoberfläche ab und nehmen dabei lose anhaftende Verunreinigungen mit, sodass das erhaltene Betonfertigteil selbstreinigende Oberflächen hat. Der Selbstreinigungseffekt verstärkt sich mit längerer Bewitterung der frisch ausgeschalten Betonoberfläche.
Vorteilhafte technische Wirkungen der so erzielten Betonoberfläche betreffen vor allem die Möglichkeit ihrer Reinigung bei auftreffenden Niederschlägen oder abperlendem Tau (Selbstreinigung). Vorteilhafte Anwendungen eines wie beschrieben hergestellten Betonfertigteils umfassen dessen Verwendung als selbstreinigendes und/oder mit verringertem Aufwand abwaschbares Fassadenelement, Mauerstein oder beispielsweise als Verblendung. Ebenso können andere aus Beton gefertigte Formkörper, beispielsweise Stadtmöbel, Sitzbänke, Vasen, Pflanzschalen, Plastiken, Tragwerke, Verkleidungen, Signal- und Leitflächen, Autobahnleitplanken oder jegliche andere Betonbauten mit einer hydrophoben bzw. superhydrophoben Oberfläche ausgestattet werden, wenn die jeweils verwendete Schalung betonseitig wie beschrieben mit Hydrophobierungsmittel versehen ist.
Vorteilhaft lassen sich wie beschrieben hydrophobierte Oberflächen und/oder superhydrophobierte Betonflächen aber auch aktiv mit verringertem Aufwand reinigen. Beispielsweise kann eine entsprechende Fassadenfläche leichter und/oder zu geringeren Kosten von unerwünschten Verunreinigungen (z.B. Farbe, Kleber-Rückständen, Vogel-Kot etc.) mit Hilfe eines Hochdruckreinigers befreit werden.
Zur weiteren Beschreibung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens, der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Vorrichtung und der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verwendung werden zunächst einige der verwendeten Begriffe erläutert.
Ultrahochleistungsbeton: Ultra-High Performance Concrete (UHPC), zu Deutsch „Ultrahochleistungsbeton“, (auch bezeichnet als ultrahochfester Beton) zeichnet sich im Vergleich zu Normalbeton durch ein sehr viel dichteres Gefüge aus, welches durch einen erhöhten Bindemittelgehalt, Begrenzung des Größtkorns der Gesteinskörnung (Zuschlag) und durch Minimierung des Wassergehalts erreicht wird. Die Zugabe von hocheffizienten Fließmitteln ermöglicht eine sehr gute Verarbeitbarkeit des frischen UHPC oder sogar selbstverdichtende Eigenschaften. Als Folge der erhöhten Gefügedichtheit verfügt UHPC im Vergleich zu Normalbeton über eine sehr viel höhere Festigkeit und Dauerhaftigkeit.
Hydrophobierungsmittel: Unter einem Hydrophobierungsmittel werden erfindungsgemäß Siliconate und siliziumorganische Verbindungen sowie metallorganische Verbindungen und Mikrowachse zusammengefasst. Ein Hydrophobierungsmittel ist in diesem Zusammenhang keines der im Betonbau eingesetzten Trennmittel, also z.B. keine herkömmlichen Wachse, Harze oder Öle, auch kein Siliconöl.
Als siliziumorganische Verbindung wird eine Verbindung bezeichnet, die entweder zumindest eine kovalente chemische Bindung zwischen einem Kohlenstoffatom und einem Siliziumatom (Si-C) aufweist oder eine Verbindung in der zumindest ein Kohlenstoff über zumindest ein Sauerstoff-, Stickstoff- oder Schwefel-Atom an ein Siliziumatom gebunden ist. Siliziumorganische Verbindungen können allgemein durch die Formel R_nSiX_4-n beschrieben werden. Hierbei stellt R einen organischen Rest dar, wie z. B. ein Aliphat, einen Aromaten, oder einen Heterocyclus. Das Zeichen n ist entsprechend der Wertigkeit des Siliziums eine ganze Zahl von 1 bis 4. Das Zeichen X steht für verschiedene Gruppen, z.B. für Wasserstoff/H; einen organischen Rest/R; eine Hydroxylgruppe/OH, woraus sich ergibt, dass die siliziumorganische Verbindung ein Organosilanol ist; ein Chlor-Atom/Cl, woraus sich ergibt, dass die siliziumorganische Verbindung ein Organochlorsilan ist; eine Verknüpfung von Sauerstoff mit Silizium (-Si-O-Si-), was ein Silicon oder ein Siloxan ergibt; eine Verknüpfung von Stickstoff mit Silizium (-Si-N(H)-Si-), (-Si-N(R)-Si-), woraus sich ergibt, dass die siliziumorganische Verbindung ein Silazan ist; oder eine Verknüpfung von Kohlenstoff mit Silizium (-Si-C-Si-), d.h. ein Carbosilan, z.B.: -Si-C(H₂)-Si-, -Si-C(CH₃)₂-Si-, -Si-C(C₂H₅)₂-Si-.
Hydrophobierung von Bauwerken: Hydrophobierungen werden u.a. im Rahmen von Schutz- und Instandsetzungsarbeiten an Betonbauten eingesetzt, um das kapillare Einsaugen von Wasser einschließlich der transportierten Schadstoffe (zeitlich begrenzt) zu behindern [1]. In diesem Fall werden hydrophobierende Mittel auf die erhärtete Betonoberfläche aufgetragen. Die Dauerhaftigkeit der Hydrophobierung hängt dabei maßgeblich von der Eindringtiefe des Hydrophobierungsmittels in den Beton ab [2]. Erfahrungsgemäß lässt die Wirkung dieser Art von Hydrophobierung innerhalb weniger Jahre nach, weshalb sie in regelmäßigen Abständen wiederholt bzw. erneuert werden muss. Eine zweite Möglichkeit der Hydrophobierung von Betonbauteilen besteht in der Zugabe hydrophobierender Zusatzmittel bei der Betonherstellung. Auf diese Weise kann zwar die Dauerhaftigkeit der Hydrophobierung im Vergleich zu einem nachträglichen Auftrag eines Hydrophobierungsmittels erhöht werden. Allerdings ist diese Art der Hydrophobierung von massiven Betonbauteilen unwirtschaftlich, da sich das Hydrophobierungsmittel nicht nur an der Betonoberfläche sondern auch im Inneren des Betons befindet, wo es nicht erforderlich ist. Diese Art der Hydrophobierung beschränkt sich deshalb im Wesentlichen auf Instandsetzungsmörtel [3] und Fugenmörtel für den Mauerwerksbau. Darüber hinaus führen Hydrophobierungsmittel bei Dosierungen, die eine wirksame Hydrophobierung bewirken, zu einer Verzögerung der Zementhydratation und zu einer deutlichen Verringerung der Betonfestigkeit.
Kontaktwinkel: Als Kontaktwinkel wird der Winkel bezeichnet, den ein Flüssigkeitstropfen auf der Oberfläche eines Feststoffs zu dieser Oberfläche bildet. Je höher der Kontaktwinkel einer Flüssigkeit auf einer Festkörperoberfläche ist, desto geringer ist die Benetzbarkeit der Oberfläche für diese Flüssigkeit. Bei der Verwendung von Wasser werden die Oberflächeneigenschaften eines Festkörpers in Abhängigkeit vom Kontaktwinkel üblicherweise wie folgt bezeichnet:

– Kontaktwinkel von 0 ° bis etwa 90 °: hydrophil;
– Kontaktwinkel von etwa 90 ° bis etwa 140 °: hydrophob;
– Kontaktwinkel ab etwa 140 °: superhydrophob.

Dem populären Lotuseffekt technischer Oberflächen wird eine Superhydrophobizität der betreffenden Oberfläche zugeschrieben. Von einer superhydrophoben Oberfläche perlt Wasser in nahezu ideal runden Tropfen ab (vgl. Blatt der Lotuspflanze). Das erfolgt typischerweise bei Kontaktwinkeln ab 130 bis 140 Grad. Insbesondere werden Oberflächen mit Kontaktwinkeln für Wassertröpfchen im Bereich ab 135 bis 150 Grad als superhydrophob bezeichnet.
Abrollwinkel: Als Abrollwinkel wird derjenige Winkel bezeichnet, um den die Oberfläche eines Festkörpers aus der Waagerechten in die Senkrechte gedreht werden muss, damit ein auf die Oberfläche aufgesetzter Wassertropfen abrollt. Je geringer der Abrollwinkel einer Flüssigkeit auf einer Festkörperoberfläche ist, desto besser sind ihre selbstreinigenden Eigenschaften. Eigene Untersuchungen haben gezeigt, dass der Abrollwinkel auch dann abnehmen kann, wenn der Kontaktwinkel ebenfalls sinkt.
Randbetonzonenoberfläche: Im vorliegenden Zusammenhang diejenige Oberfläche des Beton(prüf)körpers, der im Kontakt mit der Schalung, insbesondere mit der Schalungshaut stand. Die Randbetonzonenoberfläche ist somit die Oberfläche des Randbetons des Betonkörpers. Unter dem Randbeton wird in diesem Zusammenhang eine Betonzone bis 20 mm Tiefe, insbesondere bis 10 mm Tiefe, bevorzugt bis 5 mm Tiefe von der äußeren Oberfläche aus (gemessen an Hand eines rechtwinklig zur Oberflächennormale ausgeführten Querschliffs) verstanden. Die Randbetonzonenoberfläche wird mit dem Entformen, bzw. Ausschalen freigelegt. Nach der Bewitterung des Betonprüfkörpers wurden Messungen von Kontakt- und Abrollwinkeln ausschließlich an Randbetonzonenoberflächen vorgenommen.
Zur Ermittlung der Effizienz der unterschiedlichen Verfahren zur Hydrophobierung von UHPC-Oberflächen wurden gemäß den nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispielen unterschiedliche Prüfkörper hergestellt.
Es wurden die wasserabweisenden Eigenschaften ausgeschalter Oberflächen mittels Messung der Kontakt- und Abrollwinkel von aufgetragenen Wassertropfen mit einem Kontaktwinkelmessgerät (Dataphysics OCA 35XLH) analysiert. Der Kontaktwinkel wurde dabei anhand der Kontur des Wassertropfens 30 Sekunden nach dessen Absetzen auf die Probenoberfläche ermittelt. Mit Hilfe einer Kamera wurde ein Bild des Tropfens aufgenommen und in die Tropfenkonturanalyse-Software des Geräts übertragen. Nach der Konturerkennung wurde in einem zweiten Schritt ein die Tropfenkontur beschreibendes, geometrisches Modell (Ellipse) an die Kontur gefittet. Der Kontaktwinkel ergab sich aus dem Winkel zwischen der ermittelten Tropfenkontur-Funktion und der Probenoberfläche (Mittelwert aus linkem und rechtem Kontaktwinkel). An jedem Prüfkörper wurde die Messung des Kontaktwinkels jeweils an fünf verschiedenen, vorab definierten Stellen wiederholt. Die Messung des Abrollwinkels erfolgte 5 Sekunden nach dem Absetzen des Wassertropfens auf der Probenoberfläche. Der Messtisch mit der befestigten Probe wurde computergesteuert aus der Waagerechten in die Senkrechte bewegt. Die Gerätesoftware ermittelte in 1/10 ° Schritten die Position des Tisches und stoppte den Vorgang der Rotation sobald der Tropfen von der Oberfläche abrollte. Der jeweilige Wert des Rotationswinkels des Messtisches (gleichbedeutend mit dem Wert des Abrollwinkels) wurde dabei gespeichert. An jedem Prüfkörper wurde die Messung des Abrollwinkels jeweils an drei verschiedenen, vorab definierten Stellen wiederholt. Für alle Messreihen wurde Leitungswasser (Berlin-Dahlem) verwendet. Die automatisch dosierten Wassertropfen hatten ein Volumen von 22 µl. Die erste Messreihe erfolgte 14 Tage nach der Herstellung der Prüfkörper. Anschließend wurden die Messungen jeweils nach den einzelnen im Folgenden beschriebenen Alterungsverfahren (künstliche Probenalterung) durchgeführt.
Die Prüfkörper hatten Abmessungen (Breite × Länge × Höhe) von 100 mm × 100 mm × 20 mm und wurden aus UHCP hergestellt. Der UHPC hatte die folgende Zusammensetzung:

– Zement (CEM II /B-S 52,5 R): 620 kg/m³
– Quarzmehl: 430 kg/m³
– Sand (0–2 mm): 1150 kg/m³
– Wasser: 178,5 kg/m³
– Fließmittel (PCE): 17,85 kg/m³

Der Wasserzementwert w/z ergibt sich als Masseverhältnis von Wasser zu Zement zu w/z = 0,29 ohne Berücksichtigung des Wassergehalts des zugesetzten Fließmittels.
Es wurden zwei Verfahren der Hydrophobierung angewendet. Sie unterscheiden sich hinsichtlich des Zeitpunkts der Aufbringung des Hydrophobierungsmittels.
Auftrag des Hydrophobierungsmittels auf die Schalhaut
Der Frischbeton (UHPC) wurde in eine Schalung gegossen, deren Boden mit einem Textil ausgelegt war. Unmittelbar vor der Betonage wurden mit einem Pinsel Hydrophobierungsmittel (500 g/m²) auf das Textil aufgetragen, sodass das Textil vollständig benetzt war. Nach 24 Stunden wurde der Beton ausgeschalt. Es erfolgte keine Behandlung der Randbetonzonenoberfläche mit Hydrophobierungsmittel.
Dieses erfindungsgemäße Verfahren, d. h. der Vorabauftrag eines Hydrophobierungsmittels auf die Schalungshaut einer Betonschalung zum Zwecke der dauerhaften Hydrophobierung einer Betonoberfläche des in der Schalung erstarrten Betons wurde unserer Kenntnis nach erstmalig angewendet.
Die Art des Textils ist für das erfindungsgemäße Verfahren von untergeordneter Bedeutung. Wesentlich ist die Benetzbarkeit des Schalungsbodens mit dem Hydrophobierungsmittel. Textile Schalungsbahnen können verwendet werden, um auf Grund der Saugwirkung des Textils den w/z-Wert (das Masseverhältnis von Wasser zu Zement) im Randbeton zu senken und so die Ausbildung von Lunkern in der Betonoberfläche zu vermeiden [4]. Andere Anwendungen von Textilien hatten auch eine Strukturierung der Betonoberfläche zum Zweck, um in Verbindung mit einer wie nachfolgend beschriebenen nachträglichen Behandlung der Betonoberfläche mit Hydrophobierungsmitteln die Hydrophobizität der Betonoberfläche zu erhöhen [5].
Nachträgliche Hydrophobierung
Der Frischbeton (UHPC) wurde in eine Schalung gegossen, deren Boden mit einem Textil ausgelegt war. Nach 24 Stunden wurde der Beton ausgeschalt und die Randbetonzonenoberfläche des Betons mit Hydrophobierungsmitteln behandelt (Aufpinseln einer Hydrophobierungsmittelmenge von 500 g/m²). Dieses Verfahren wird üblicherweise zur Hydrophobierung von Bauteilen eingesetzt.
Künstliche Alterung der Prüfköper
Nach ihrer Herstellung wurden die Prüfkörper 14 Tage bei 23 °C und 50 % rel. Luftfeuchte gelagert, um die chemischen Prozesse zur Ausbildung der Hydrophobierung nicht zu stören. Danach wurden sie den nachfolgend beschriebenen Beanspruchungen ausgesetzt, um die hydrophobierten Oberflächen der Prüfkörper künstlich zu altern. Die Beanspruchungen erfolgten zeitlich nacheinander, wobei zwischen den einzelnen Beanspruchungen die Prüfkörperoberflächen durch Messung von Kontakt- und Abrollwinkeln untersucht wurden.
Es wurden die folgenden drei verschiedenen Alterungsverfahren eingesetzt. Die künstliche Bewitterung (Nr. 3) erfolgte in Anlehnung an DIN EN 13687-2:2002 [6] und DIN EN 13687-3:2002 [7]. Zusätzlich zu den in diesen Prüfvorschriften genannten Beanspruchungen wurden die Probenoberflächen über die gesamte Dauer der (klimatischen) Beanspruchung mit UV-A (340 nm mit 40 W/m², Typ 1A, fluoreszent nach ISO 4892-3, Hersteller: Atlas MTT) bestrahlt.

1) 7 Tage bei +30 °C und 50 % relativer Luftfeuchte und anschließend 7 Tage bei +45 °C und 50 % relativer Luftfeucht
2) 7 Tage bei +60 °C und 50 % relativer Luftfeuchte mit UV-A-Bestrahlung während des gesamten Zeitraums
3) 35 Tage künstliche Bewitterung mit durchgehender UV-A-Bestrahlung in 149 Zyklen mit jeweils: – 3 Stunden bei +60 °C ohne Luftfeuchteregelung – 1 Stunde Abkühlung mit Beregnung (auf +10 °C gekühltes Spritzwasser) – 2 Stunden bei –6,5 °C ohne Luftfeuchteregelung

Die erhaltenen Ergebnisse sind grafisch in den beiliegenden Zeichnungen zusammenfassend dargestellt. Die Zeichnungen veranschaulichen Ausführungsformen und dienen zusammen mit der Beschreibung der Erläuterung der Prinzipien der Erfindung.
1 zeigt Kontaktwinkel vor und nach Bewitterung der Prüfkörper vergleichend für die beiden vorgenannten Verfahren zur Hydrophobierung der Randbetonzonenoberflächen (Hydrophobierungsmittel vor der Betonage auf Schalungshaut/Hydrophobierungsmitteln nachträglich aufgebracht);
2 zeigt Abrollwinkel vor und nach Bewitterung der Prüfkörper vergleichend für die beiden vorgenannten Verfahren zur Hydrophobierung der Randbetonzonenoberflächen (Hydrophobierungsmittel vor der Betonage auf Schalungshaut/Hydrophobierungsmitteln nachträglich aufgebracht).
Kommerziell verfügbare Hydrophobierungsmittel werden üblicherweise für die Behandlung von grobkeramischen Erzeugnissen unmittelbar nach der Produktion (z.B.: Dachziegel, Vormauerziegel, Bodenplatten, Blumentöpfe); von Porenbeton; von Gips- und Gipsfaserplatten und anderen mineralischen Baustoffen verwendet. Sie basieren zumeist auf Silanen, Siloxanen und Siliconaten. Moleküle geeigneter Substanzen sind entweder per se zumindest abschnittsweise hydrophob oder bilden ihre wasserabweisenden Eigenschaften auf dem Baustoff typischerweise durch Reaktion mit Kohlensäure aus der Luft oder bei der Hydrolyse aus. Das dabei entstehende Endprodukt ist ein Silikonharz, z.B. Polymethylkieselsäure. Andere übliche Hydrophobierungsmittel basieren auf metallorganischen Verbindungen, wie z. B. Aluminium-, Calcium- oder Zinkstearat. Zunehmend werden auch Paraffine (Mikrowachse) eingesetzt.
Erfindungsgemäß wurden beispielhaft die in der nachfolgenden Tabelle 1 angeführten Hydrophobierungsmittel, umfassend Silane, Siloxane und Siliconate verwendet. Jedoch können auch andere siliziumorganische bzw. die anderen vorangehend genannten Verbindungen verwendet werden:

– Silanester, z.B.: CH₃(CH₂)₇Si(OCH₂CH₃)₃ (Octyltriethoxysilan); CH₃Si(OCH₂CH₃)₃ (Methyltriethoxysilan); CH₃Si(OCH₃)₃ (Methylmethoxysilan);
– Vinylsilane, z.B.: CH₂=CHSi(OCH₂CH₃)₃ (Vinyltriethoxysilan); CH₂=CHSi(OCH₃)₃ (Vinylmethoxysilan);
– Epoxysilane, z.B.: Gamma-Glycidoxypropyltrimethoxysilan; Gamma-Glycidoxypropyltriethoxysilan
– metall-organische Verbindungen, z. B.: Zn(C₁₈H₃₅O₂)₂ (Zinkstearat); C₅₄H₁₀₅AlO₆ (Aluminiumstearat); C₃₆H₇₁AlO₅ (Aluminiumdistearat); C₅₄H₁₀₅AlO₆ (Aluminiumtristearat); C₃₆H₇₀CaO₄ (Calciumstearat);
– mikrokristalline Wachse (Paraffin).

Die Auswahl bevorzugter Hydrophobierungsmittel kann beispielsweise basierend auf der kommerziellen Verfügbarkeit, dem aktuellen Listenpreis, der Reaktivität (z. B. Hydrolisierbarkeit) unter den typischerweise alkalischen Bedingungen des Frischbetons erfolgen. Tabelle 1 Hydrophobierungsmittel

Bezeichnung	Beschreibung	Wirkstoff	Wirkstoffgehalt (Masse-%)
HM1	wässrige, lösemittelfreie Paste	Alkoxysilan/Siloxan	80
HM2	Flüssigkeit	isomere Octyltriethoxysilane/iso-Octyltriethoxysilan	99
HM3	wässrige Lösung	Kaliummethylsiliconat	34
HM4	wässrige Emulsion	Silan/Siloxan	50

1 zeigt die Ergebnisse der Kontaktwinkelmessungen. Auf der linken Seite sind die Kontaktwinkel auf den Prüfkörpern dargestellt, bei denen die Hydrophobierungsmittel, wie erfindungsgemäß vorgeschlagen, unmittelbar vor der Betonage auf die Schalungshaut aufgetragen wurde und keine nachträgliche Behandlung mit Hydrophobierungsmittel erfolgte. Auf der rechten Seite sind zum Vergleich die Kontaktwinkel auf den Prüfkörpern dargestellt, die auf die unbehandelte Schalung betoniert und deren Oberfläche nach dem Entschalen nachträglich mit den Hydrophobierungsmitteln behandelt wurden. Bei dem Vorabauftrag der Hydrophobierungsmittel auf die Schalung wurden im Vergleich zum nachträglichen Auftrag der Hydrophobierungsmittel deutlich höhere Kontaktwinkel erreicht. Im Falle der Mittel HM1 und HM4 wurden bis vor der künstlichen Bewitterung (Messungen 0 bis 2) Kontaktwinkel > 140 ° gemessen, was einer superhydrophoben Oberfläche entspricht. Bei allen Mitteln wurden nach der Bewitterung (Messung 3) Kontaktwinkel deutlich > 90 ° erreicht. Bei nachträglichem Auftrag der Hydrophobierungsmittel wurden mit den Mitteln HM1 und HM2 anfangs zwar Kontaktwinkel von mehr als 90 ° erreicht. Diese sanken infolge der künstlichen Bewitterung aber auf deutlich unter 90 °. Die Wirksamkeit von Mittel HM3 war bei nachträglichem Auftrag auf die Betonoberfläche anfangs kleiner, als wenn es erfindungsgemäß vorab auf die Schalung aufgetragen wurde. Erst nach der künstlichen Bewitterung war die Wirksamkeit von HM3 bei beiden Hydrophobierungsarten vergleichbar. Die höchsten Kontaktwinkel bei nachträglichem Auftrag, d. h. die wirksamste Hydrophobierung, wurde mit dem Mittel HM4 erzielt. Dieses Mittel war bei nachträglichem Auftrag ähnlich wirksam wie beim Vorabauftrag auf die Schalung.
2 zeigt die Ergebnisse der Abrollwinkelmessungen. Auf der linken Seite sind die Abrollwinkel auf den Prüfkörpern dargestellt, bei denen die Hydrophobierungsmittel, wie erfindungsgemäß vorgeschlagen, unmittelbar vor der Betonage auf die Schalung aufgetragen wurden und keine nachträgliche Behandlung mit Hydrophobierungsmittel erfolgte. Auf der rechten Seite sind zum Vergleich die Abrollwinkel auf den Prüfkörpern dargestellt, die auf die unbehandelte Schalung betoniert und deren Oberfläche nach dem Entschalen nachträglich mit den Hydrophobierungsmitteln behandelt wurden. Diese Darstellung belegt deutlich die höhere Effizienz der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Hydrophobierungsart. Mit Ausnahme des Mittels HM2 wurden vor der Bewitterung relativ niedrige Abrollwinkel gemessen und auch nach Abschluss der Bewitterung konnte ein Abperlen der Wassertropfen festgestellt werden. Überraschenderweise stellte sich diese Eigenschaft bei dem Mittel HM2 erst im Zuge der Bewitterungsversuche ein. Bei nachträglichem Auftrag der Hydrophobierungsmittel konnten mit Ausnahme des Mittels HM4 keine Abrollwinkel gemessen werden. D. h. die Wassertropfen sind nicht von der Oberfläche abgerollt, sondern blieben selbst bei einer Drehung der Prüfkörper bis zu 90 ° auf der Oberfläche haften. Bei HM4, also das einzige Hydrophobierungsmittel aus der Testreihe, mit dem überhaupt Abrollwinkel verlässlich gemessen werden konnten, nahmen die Abrollwinkel bis zur Bewitterung stetig ab. Das heißt, das Vermögen eines Wassertropfens, von der Betonoberfläche abzuperlen, wurde besser. Eine anschließende Bewitterung des Prüfkörpers führte allerdings zu einer Verschlechterung dieser Eigenschaft.
An Hand der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele wurde untersucht, welchen Einfluss die Art des Aufbringens von Hydrophobierungsmitteln auf die Ausprägung und die Dauerhaftigkeit der Hydrophobierung einer Betonoberfläche (UHPC) hat. Wie ersichtlich, ist eine nachträgliche Imprägnierung der Betonoberfläche deutlich weniger wirksam in Hinsicht auf eine Hydrophobizität der erhaltenen Randbetonzonenoberfläche. Die erzielte Hydrophobierung (Superhydrophobierung) ist deutlich weniger dauerhaft, als die, welche mit dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren erhalten wurde. Damit führt ein Aufbringen des Hydrophobierungsmittels auf die Schalung (Substrat), bzw. auf eine Schalungshaut unmittelbar vor der Betonage allein oder in Kombination mit einer anschließenden Bewitterung zur Ausbildung einer dauerhaft hydrophoben und/oder superhydrophoben Betonoberfläche.
Ursache hierfür ist vermutlich, dass das Hydrophobierungsmittel bei einer nachträglichen Imprägnierung nicht ausreichend tief in den erhärteten Beton eindringen kann, während durch den erfindungsgemäßen Vorabauftrag der Hydrophobierungsmittel auf die Schalung und unmittelbar anschließender Betonage die Wirkstoffe der Hydrophobierungsmittel effektiv und dauerhaft in den Zementstein an der Betonoberfläche und im Randbeton eingebunden und bei Bewitterung kontinuierlich freigelegt werden.
Die zunächst trockene Schalung bzw. Schalungshaut wird zumindest oberflächlich, typischerweise jedoch vollständig mit Hydrophobierungsmittel benetzt. Auch eine ansonsten saugende Schalungshaut kann somit kein Wasser mehr aus dem Frischbeton aufnehmen. Das Hydrophobierungsmittel steht für die Hydrophobierung des abbindenden Zementsteins bereit.
Erfindungsgemäß werden somit die bei einer saugenden Schalung im Randbeton ablaufenden Transportprozesse umgekehrt. Der mit dem Abbinden bzw. der Hydratation verbundene Wasserverbrauch führt zu einem kapillaren Transport des Hydrophobierungsmittels von der Schalungshaut in den Randbeton.
Gemäß den hier beschriebenen Ausführungsformen wird eine hydrophobe bzw. superhydrophobe Betonoberfläche ohne eine PDMS-Schalung [8] erzielt. Eine PDMS umfassende Strukturfläche mit typischen Strukturtiefen im Mikrometerbereich ist typischerweise anfällig für eine Kontamination durch Stäube. Eine Verunreinigung der PDMS-Form mit Feinstäuben und/oder bei Berührung durch die Hand führt zu einer drastischen Änderung der Oberflächeneigenschaften des PDMS: Strukturen werden nivelliert und das PDMS verliert seine Hydrophobizität. Feinstäube sind unter den Praxisbedingungen der Herstellung von Betonfertigteilen jedoch kaum oder nur mit sehr hohem Aufwand zu vermeiden. Auch ist das sachgerechte Auslegen von großflächigen PDMS-Gebilden in eine konventionelle Schalung kaum ohne zusätzliches Handanlegen möglich. Bekanntermaßen sind großflächige PDMS-Substrate allein schon wegen der Materialdichte des PDMS anfällig für Risse und neigen auf Grund der ausgeprägten Klebrigkeit zur Ausbildung von Falten, sobald Abschnitte der Oberfläche miteinander in Kontakt kommen. Diese Nachteile weist das erfindungsgemäß vorgeschlagene Hydrophobierungsverfahren nicht auf. Die Schalung bzw. die Schalungshaut kann erforderlichenfalls zwecks großflächigem und gleichmäßigem Auftragen des Hydrophobierungsmittels sogar begangen werden, ohne dass die Oberfläche der Schalung bzw. der Schalungshaut oder die mit dem Hydrophobierungsmittel beschichtete Oberfläche der Schalung bzw. der Schalungshaut beschädigt wird oder ihre technische Wirkung verliert. Während bisher bekannte Verfahren der nachträglichen Hydrophobierung von Randbetonzonenoberflächen eine geringe Effektivität und deutlich verminderte Dauerhaftigkeit der erreichten Hydrophobierung aufweisen, gelingt es mit dem vorgeschlagenen Verfahren, den erreichten Hydrophobierungseffekt zu verstärken und bei Bewitterung sogar weiter zu steigern. Das sonst erst mehrere Wochen nach Herstellung auf den ausgeschalten Beton erfolgende Auftragen eines Hydrophobierungsmittels verzögert den Bauablauf. Weiterhin ist bei nachträglichem Auftrag des Hydrophobierungsmittels auf den Beton eine homogene Hydrophobierung der Betonfläche erschwert, sodass bei zu sattem Auftrag farbliche weiße Ausblühungen oder speckig glänzende Flächen auftreten können. Es hat den zusätzlichen Nachteil eines verzögerten Arbeitsablaufes. Das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren des Auftrags des Hydrophobierungsmittels auf der Schalung bzw. Schalungshaut hat diese Nachteile nicht. Es resultiert in einer optisch gleichmäßigen Oberfläche, die durchgehend hydrophobiert ist.
Die Verwendung von Hydrophobierungsmitteln als Massezusatzmittel hat den Nachteil einer verzögerten Entwicklung der Festigkeit des Betons. Der deutlich erhöhte Bedarf an Hydrophobierungsmittel verursacht höhere Kosten. Insgesamt wird die Effektivität eines Betonwerkes nachteilig gemindert, da die Fertigung von Betonfertigteilen verzögert ist. Das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren des Auftrags des Hydrophobierungsmittels auf der Schalungshaut hat diese Nachteile nicht, sondern erlaubt eine Steigerung des Durchsatzes eines Betonfertigteilwerkes bei verringerten Kosten und bewirkt somit eine spürbare Steigerung der Effektivität.
Eine Bewitterung konventionell hydrophobierter Betonflächen führt typischerweise zum Nachlassen der Hydrophobizität gerade der exponierten Flächen. Die Oberflächenbehandlung muss deshalb stets erneut vorgenommen werden. Eine mittels Einmischen von Hydrophobierungsmittel in den Frischbeton erreichbare Hydrophobierung von Betonteilen wird mit gesteigerten Kosten durch unnötig erhöhten Bedarf an Hydrophobierungsmittel und verlangsamtes Abbinden und deshalb verzögertem Bauablauf erkauft.
Insgesamt wird erfindungsgemäß die Effektivität und die Dauerhaftigkeit der Hydrophobierung von Betonoberflächen gegenüber einer konventionellen Nachbehandlung des Betons oder gegenüber dem Zusatz eines Hydrophobierungsmittels in den Frischbeton deutlich erhöht, ohne die Eigenschaften des Betons (z. B. Erstarrung, Festigkeit) nachteilig zu beeinflussen. Die so erhaltenen hydrophoben, bzw. superhydrophoben und selbstreinigenden Betonoberflächen (Lotus-Effekt) ermöglichen eine kostengünstige und dauerhafte Hydrophobierung von Betonoberflächen. Die Anwendung des Verfahrens ist für alle am Bautenschutz interessierten Kreise von Interesse, insbesondere für die Betonfertigteilindustrie, Architekten und Bauherren.
Zusammenfassend wird vorgeschlagen, ein flüssiges oder pastöses oder pastös gemachtes Hydrophobierungsmittel, basierend auf einer oder mehreren siliziumorganischen oder metallorganischen Verbindungen oder einem mikrokristallinen Wachs auf eine Schalungsoberfläche oder auf eine Substratoberfläche einer Schalung bzw. Gussform für Frischbeton aufzutragen. Die Betonage auf eine solcherart präparierte Fläche ermöglicht die Integration des Hydrophobierungsmittels in den Hydratationsprozess des Zements. Das Hydrophobierungsmittel wird dadurch effektiv und dauerhaft in den Zementstein der Randbetonzone eingebunden und verleiht dem so gefertigten Betonelement eine hydrophobe oder superhydrophobe Oberfläche.
Die vorliegende Erfindung wurde anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. Diese Ausführungsbeispiele sollten keinesfalls als einschränkend für die vorliegende Erfindung verstanden werden. Die nachfolgenden Ansprüche stellen einen ersten, nicht bindenden Versuch dar, die Erfindung allgemein zu definieren.
Quellenverzeichnis

[1] DAfStb-Richtlinie Schutz und Instandsetzung von Betonbauteilen (Instandsetzungsrichtlinie) – Teil 1: Allgemeine Regelungen und Planungsgrundsätze, Ausgabe Oktober 2001.
[2] K. Hankvist, F. Karlsson: Gel Impregnation of Concrete – Theoretical Results and Practical Experiences. Hydrophobe III – 3 rd Int. Conf. on Surface Technology with Water Repellent Agents, Hannover, 25–26 September 2001, 93–109.
[3] L. Falchi, U. Müller, P. Fontana, F. Izzo, E. Zendri: Influence and effectiveness of water-repellent admixtures on pozzolana-lime mortars for restoration application. Construction and Building Materials 49 (2013), 272–280.
[4] http://www.baunetzwissen.de/standardartikel/Beton_Schalungshaut-und-Oberflaechenstrukturen_151032.html.
[5] K. Malaga, A. Lundahl, M. A. Kargol: Use of Technical Textile to Obtain Sustainable Easy to Clean Concrete Surface. Hydrophobe VI – 6th Intern. Conf. on Water Repellent Treatment of Building Materials, 2011, 181–188.
[6] DIN EN 13687-2 (05-2002): Produkte und Systeme für den Schutz und die Instandsetzung von Betontragwerken, Prüfverfahren: Bestimmung der Temperaturwechselverträglichkeit Teil 2: Gewitterregenbeanspruchung (Temperaturschock).
[7] DIN EN 13687-3 (05-2002): Produkte und Systeme für den Schutz und die Instandsetzung von Betontragwerken, Prüfverfahren: Bestimmung der Temperaturwechselverträglichkeit Teil 3: Temperaturwechselbeanspruchung ohne Tausalzangriff.
[8] M. Horgnies, J.-J. Chen (2014) Superhydrophobic concrete surfaces with integrated microtexture; Cement and Concrete Composites. 52 (September 2014): 81–90.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

DIN EN 197-1 [0006]
DIN EN 13687-2:2002 [0053]
DIN EN 13687-3:2002 [0053]
ISO 4892-3 [0053]

Claims

Herstellungsverfahren für ein Betonelement, umfassend eine hydrophobe und/oder eine superhydrophobe Oberfläche, umfassend: – Bereitstellen einer Schalung, umfassend eine Schalungshaut; – Beschichten der Schalungshaut mit einem Hydrophobierungsmittel; – Einbringen eines Frischbetons in die Schalung; – Ausschalen des nach dem Abbinden des Frischbetons ausgebildeten Betonelements.
Herstellungsverfahren gemäß Anspruch 1, wobei der Frischbeton ausgewählt ist unter einer Betonmischung, umfassend: – einen Zement; – eine Gesteinskörnung natürlichen oder künstlichen Ursprungs, wobei eine maximale Korngröße der Gesteinskörnung 32 mm beträgt; – ein Gesteinsmehl natürlichen oder künstlichen Ursprungs oder einen anderen als Betonzusatzstoff bekannten oder zugelassenen Stoff, ausgewählt unter einer Stein- oder Braunkohlenflugasche, einem Trass, einer Mikrosilica oder einem Silicastaub, einem Hüttensandmehl oder einem gemahlenen Reststoff einer Erzverhüttung; – Wasser.
Herstellungsverfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Hydrophobierungsmittel ausgewählt ist unter: einem Silan; einem Siloxan und/oder einem Siliconat.
Herstellungsverfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Hydrophobierungsmittel ausgewählt ist unter: einem Salz der Stearinsäure.
Herstellungsverfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Hydrophobierungsmittel ausgewählt ist unter: einem mikrokristallinen Wachs (Mikrowachs).
Herstellungsverfahren nach Anspruch 3, wobei das Siliconat ausgewählt ist unter: einem Alkali-Monomethyl-, einem Alkali-Monoethyl-, einem Alkali-Monopropyl-, oder einem Alkali-Monobutyl-Siliconat.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 3, wobei das Silan ausgewählt ist unter: einem iso-Octyltriethoxysilan, einem n-Octyltriethoxysilan oder einem anderen Alkylalkoxysilan.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 3, wobei das Siloxan ausgewählt ist unter: einem Alklyalkoxysiloxan.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 4, wobei das Salz der Stearinsäure ausgewählt ist unter: einem Zink, Aluminium- oder Calciumstearat.
Herstellungsverfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Beschichten der Schalungshaut durch Aufgießen, Fluten, Aufsprühen, Aufspritzen, Aufpinseln, Aufspachteln, Aufrollen oder Rakeln erfolgt.
Herstellungsverfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend ein vollflächiges Benetzen der Schalungshaut mit dem Hydrophobierungsmittel.
Betonfertigteil oder Ortbeton, umfassend eine Randbetonzone und eine die Randbetonzone gegenüber einer äußeren Umgebung abschließende hydrophobe oder superhydrophobe Oberfläche, wobei eine hydrophobierende Substanz, ausgewählt unter einer silizium- oder metallorganischen Verbindung oder einem Mikrowachs, in der Randbetonzone bis auf eine Tiefe von 20 mm vorliegt, während ein verbleibender Anteil des Betonfertigteils weitestgehend frei von der hydrophobierenden Substanz ist.
Betonfertigteil nach Anspruch 12, wobei das Betonfertigteil ausgewählt ist unter: einem Fassadenelement, einem Dachstein, einem Mauerstein, einer Verblendung, einem Stadtmöbel, einer Sitzbank, einer Vase, einer Pflanzschale, einem Randstein, einem Pflasterstein, einer Schachtumfassung, einer Plastik, einer Fußplatte, einem Betonfuß, einem Zaunpfosten, einem Tragwerk, einer Verkleidung, einem Fahrradständer, einer Leitfläche, einer Bake, oder einer Leitplanke.